活性金属氧化物/铝层的热沉积和由其制备的弥散强化的铝化物的制作方法

专利名称：活性金属氧化物/铝层的热沉积和由其制备的弥散强化的铝化物的制作方法
活性金属氧化物/铝层的热沉积和由其制备的弥散强化的铝化物
背景技术：
镍铝合金(镍铝化物)在高温下是耐腐蚀的。可使用反应
合成从细单质粉末的混合物来形成这些合金。在该技术中，具有所需 组成的粉末在球磨机中混合然后压进模具。然后加热该压制的粉末以 引发形成镍铝化物的放热反应。所得材料比不锈钢更强且更轻。但是， 该材料在此工艺技术中绝不会完全熔融。这在显微组织中留存可降低 材料总体强度的孔隙。此外，所得合金可保留反应前形式的一些显微
组织特征。热喷涂方法是将熔融或半熔融材料沉积到基材上以产生涂 层，用于改变性能，用于零件上的尺寸恢复或用于制备三维形式。所 沉积的材料通常来源于粉末状、棒状或线状原料并且在该原料通过燃 烧或等离子气体的热射流向基材加速时被加热。在撞击时，熔融液滴 扩展形成层片(splat )。随着这些层片逐层地沉积在已沉积液滴的上 部形成了涂层或固体物。
发明概述对制备增强的铝化物例如镍铝化物的反应合成路径进行了 描述。尽管本文主要描述了镍铝化物，但也可根据本发明制备其它的 金属间化合物。例如，可制备其它铝化物如铜铝化物、钛铝化物、铁 铝化物、鵠铝化物等。该合成技术运用热喷涂技术作为形成前体复合 材料的粉末固结方法。通过在氧的存在下热喷涂该前体金属和铝使得 前体金属在飞行中被部分氧化来制备前体或中间体材料。所得中间体 材料包含前体金属、前体金属的氧化物和铝。例如，中间体材料可包 含Ni、 NiO和铝，且NiO在在Ni上形成表面层。通过操纵用于产生复 合物的参数来使该中间体材料的孔隙率最小化并控制金属氧化物的浓
6度。当施加充足的热能时该中间前体复合物随后经历自持反 应。通过活性前体中的金属氧化物的浓度来确定在此反应期间达到的 温度。前体复合物的低孔隙率和宏观均质性在反应期间对其赋予独特 的热性能，该热性能允许整个反应体完全熔融。在此完全熔融的状态 下，可通过将材料倾倒入铸模对其进行浇铸。氧化铝微球体的析出物 可由该熔体形成，产生增强机制。进一步冷却产生了弥散强化的镍铝 化物合金。本发明的益处包括具有较少孔隙率、更好的颗粒间接触 和控制反应动力学的可控氧化物含量的优异活性前体形式；具有更好 的热传递、更热的反应和达到完全熔融状态的优异合金化反应；和具 有由氧化铝微球体的弥散和微球体的可控浓度所提供的完全固结、强 化的机制的优异结构。本发明的一个方面是提供制备活性材料的方法，该方法包 括在氧的存在下热喷涂前体金属和铝以部分氧化飞行中的前体金属 和制备包含前体金属、该前体金属的氧化物和铝的活性中间体材料。本发明的另一个方面是提供制备金属铝化物材料的方法， 该方法包括在氧的存在下热喷涂前体金属和铝以制备包含前体金属、 该前体金属的氧化物和铝的中间体材料，和引发中间体材料反应以形 成金属铝化物材料。本发明的再一个方面是提供制备金属铝化物材料的方法， 该方法包括加热包含热喷涂的单质铝、至少一种其它单质金属和该 至少一种其它单质金属的氧化物的中间体材料，以引发形成金属铝化 物材料的放热反应。本发明的另 一个方面是提供热喷涂的中间体材料，该中间 体材料包含单质铝、能与铝形成金属铝化物的至少一种其它单质金属 和该至少一种其它单质金属的氧化物。本发明的再一个方面是提供包含中间体材料的反应产物的 金属铝化物材料，该中间体材料包含热喷涂的单质铝、能形成金属铝
7化物的至少一种其它单质金属和该至少一种其它单质金属的氧化物。从下列描述将更清楚本发明的这些和其它方面。
附图简介

图1说明了在镍铝化物的形成期间反应能量作为初始Ni 和Al组成的函数。图2为说明本发明实施方案的示意图。
图3为Ni原材料的XRD光镨。图4为本发明实施方案的热喷涂的亚稳中间体材料的XRD 光语，该中间体材料包含单质Al、单质Ni和NiO。图5为本发明实施方案的热喷涂的亚稳中间体材料的背散 射SEM图l象(200x)，该中间体材料包含单质Al、单质Ni和NiO。图6为本发明实施方案的热喷涂的亚稳中间体材料的背散 射SEM图傳—(5000x)和EDS斑点(spot )分析，该中间体材料包含单质 Al、单质Ni和NiO。图7为本发明实施方案的活性中间体材料在加热时发生的 放热反应的DSC迹线，该中间体材料包含单质Al、单质Ni和NiO。图8显示了与本发明实施方案的中间体材料的反应产物对 应的弥散强化Ni,Aly材料的XRD数据。图9为与本发明实施方案的中间体材料的反应产物对应的 弥散强化NLAly材料的背散射SEM图像(200X)。图10为与本发明实施方案的中间体材料的反应产物对应 的弥散强化NixAly材料EDS斑点分析的背散射SEM图像(5000x)。图11显示了在高放大率(顶部)和低放大率(底部)下的刚 喷涂的亚稳中间体材料(左)和已反应的弥散强化的NhAly材料(右) 之间的形态变化的BSE-SEM图像。图12显示了低氧化物含量的活性前体的XRD数据。图13为本发明实施方案的低氧化物含量的热喷涂亚稳中 间体材料的背散射SEM图像(200x)，该中间体材料包含单质铝、单质Ni和相对低量的Ni0。图14为本发明实施方案的低氧化物含量的热喷涂亚稳中 间体材料的背散射SEM图像(2000x)和EDS斑点分析，该中间体材料包 含单质A1、单质Ni和相对低量的NiO。图15为本发明实施方案的低氧化物含量的热喷涂的亚稳 中间体材料的背散射SEM图像(5000x)和EDS斑点分析，该中间体材料 包含单质Al、单质Ni和相对低量的NiO。图16为本发明实施方案的低氧化物含量的热喷涂亚稳中 间体材料在加热时发生的放热反应的DSC迹线，该中间体材料包含单 质Al、单质Ni和相对低量的NiO。图17显示了与低氧化物含量的中间体材料的反应产物对 应的NiAl的XRD数据。图18为与低氧化物含量的中间体材料的反应产物对应的 NiAl的背散射SEM图像(200x)。图19为与低氧化物含量的中间体材料的反应产物对应的 NiAl的背散射SEM图像(500x)和EDS斑点分析。图20为与低氧化物含量的中间体材料的反应产物对应的 NiAl的背散射SEM图像(5 000x)和EDS斑点分析。图21显示了在高放大率(顶部)和低放大率(底部)下的刚 喷涂的(左)和已反应的(右)低氧化物含量的中间体材料的背散射SEM 图像。图22显示了根据本发明实施方案在减压和氧减少的环境 下形成的热喷涂的中间体材料的XRD数据。图23为根据本发明实施方案在减压和氧减少的环境下形 成的热喷涂的中间体材料的背散射SEM图像(200x)。图24为根据本发明实施方案在减压和氧减少的环境下形 成的热喷涂的中间体材料的背散射SEM图像(2000x)和EDS斑点分析。图25为根据本发明实施方案的于减压低氧环境下制备的 热喷涂的中间体材料在加热时发生的放热反应的DSC迹线。
图26显示了与在减压和氧减少的环境下形成的中间体材 料的反应产物对应的NLAly的XRD数据。图27显示了与在减压和氧减少的环境下中间体材料的反 应产物对应的NhAly的背散射SEM图像(2000x)和EDS斑点分析。图28显示了在高放大率(顶部)和低放大率(底部)下的在 减压和氧减少的环境下形成的刚喷涂的(左)和已反应的(右)中间体 材料NLAly的背散射SEM图像。
发明详述本发明的实施方案通过使用创新性的粉末固结方法改进了 利用压制粉末冶金技术制备的镍铝化物。该方法通过将镍氧化物(NiO) 或其它氧化物引入到活性中间体改变了反应的化学。该前体复合物的 孔隙率还比在压制粉末技术中产生的活性材料的孔隙率低。NiO与单 质铝通过铝热反应进行反应。这增加了在反应期间释》丈的热能总量并 产生了更快的总反应。这允许组分金属在合金化反应期间完全熔融。 此外，活性中间体中降低的孔隙率减少了最终合金中的孔隙率，这将 为该合金提供额外的强度。通过使用热喷涂方法从Ni和Al粉末的混合物产生了 NiO-Ni-Al活性中间体。如本文所使用的，术语"热喷涂"包括例如 火焰喷涂、等离子体电弧喷涂、电弧喷涂、高速氧-燃料(HVOF)沉积 冷喷涂、爆炸喷涂沉积和超爆炸喷涂沉积的方法，以及本领域技术人 员所知道的其它方法。用于热喷涂方法的源材料包括供给到火焰中的 粉末状、线状和棒状材料，在火焰中该材料部分或完全熔融。当线状 或棒状材料用作供给材料时，熔融的原料从线或棒的端部剥离并通过 将材料推送到基材或工件上的压缩空气或其它气体的高速气流而被雾 化。当粉末用作供给材料时，可通过粉末进料器或给料器将所述粉末 计量加入到压缩空气或气体流中，所述压缩空气或气体流使材料悬浮 并将其提供到火焰中，在所述火焰中该材料被加热到熔融或半熔融状 态并被推送到基材或工件上。当热喷涂活性组分撞击在基材上时可产生粘结。当熔融或半熔融塑料状颗粒撞击基材时，几种粘结机制是可 能的。在颗粒飞溅到基材上时可发生机械粘结。因此该颗粒可与其它 沉积颗粒机械互锁。此外，局部扩散或有限的合金化可发生在相邻热 喷涂的材料之间。此外， 一些粘结可以通过范德华力的方式发生。在一个实施方案中，将按化学计量比等量的Ni和Al粉末 混合以制备原料粉末。然后将该混合粉末通过Sulzer - Metco 9MP 粉末供给到Sulzer - Metco 9MB等离子体喷射焰炬内。该高温等离子 体将Ni和Al粉末熔融，并将它们推向基材。根据所选择的工艺条件， 可控数量的Ni材料在飞行中被氧化为混合镍氧化物(NUOy)，方程1。
Ni + Al + 02 — NixOy + Al + Ni 方程1 该熔融金属颗粒撞击基材，在那里它们快速冷却并固化。这在活性中 间体的形成中是重要的步骤，因为其防止了金属过早地发生反应。当该前体复合物的任何部分被加热到共晶NiAl熔融温度 (625 °C)时，反应合成开始。在这个点上，将发生两个同时、互补 (complimentary)的反应。更高能的反应是发生在氧化镍和铝之间的铝 热反应。术语"铝热剂"是常用于指纯铝和氧化铁的混合物，该混合 物经历高度放热反应以形成氧化铝和熔融铁
2A1 + Fe203 — A1203 + 2Fe AH--203千卡 方程2但是，术语铝热剂事实上是指在金属氧化物(氧化剂)和 单质铝之间的任何反应。这些反应难以引发但是将快速进行到结束并 且在该过程中释放出大量的热能。事实上，这些反应产生了如此多的 热以至于在反应结束时将金属反应产物熔融。氧化镍/Al铝热反应产 生了单质镍和氧化铝(AhO》作为反应产物，方程3。 2A1 + 3NiO — A1203 + 3Ni 方程3
该Ah03形成了强化合金的析出物，且Ni可以用来参与金属间化 合物Ni-Al的反应。然后发生在Ni和Al之间的反应是金属间化合物自蔓延的 高温合成反应(SHS) 。 SHS反应发生在两种金属之间并产生足以支持其 自身蔓延的热。也就是说，这些反应一旦被热量引发就将会一直进行直到反应物之一完全耗尽。在本发明中，单质Ni和Al结合形成镍铝 化物(Ni,Aly)。
Ni + Al — NiAl 方程4 在自身作用下，SHS反应释放出足以引起反应的金属发出红热的热， 但是该热并不完全熔融所述金属。因此，该复合物能在反应期间保持 其形状。互补反应的总能量允许该材料达到完全熔体状态。反应能 量的比较描述于图1。通过允许该材料充分固结，减少了留存的孔隙。 在该合金完全熔融时，还可以将其倾倒进铸模以实现所需的形状。这 允许实现比使用压制粉末合成技术可能实现的几何形状更为复杂的几 何形状。最后，该合成反应产生了氧化铝^ 1203)析出物，该氧化铝析 出物成核为分散在整个合金显微组织中的微球体。这些球体赋予该合 金额外的强度。将用几个实施例来证明可控制该中间体活性复合物的化学 组成以确定在合成反应期间所释放的能量。这些变化影响合金中镍铝 化物的显微组织和氧化铝孩t球体的浓度。图2显示了这些实施例之间
差异的代表性概括。在使用45kV的操作电压和40mA的电流利用Cu "辐射的 Bragg—Brentano(e —2 6 )才莫式中利用具有240 mm半^的Panalytical X' Pert Pro体系，对松散粉末或在各样品的抛光表面上进行X-射线 衍射(XRD)测量。使用0.5。的入射光束发散角并用设置在CuK。单色 器(Panalytical PW3123/10)后面的微比例计数器检测X-射线，其中 接收狭缝设定为0. 3毫米。以0. 03°的步长和4秒/步的计数时间从 30°到100°进4亍连续的扫描。使用具有EDS显孩支分析体系(EDAX Phoenix)的LEO 1530VP 场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行扫描电子显孩吏术(SEM)。使用二次 和背散射电子(BSE)探测器采集图像。操作电压和电流列在自身图像中。
12实施例1
70(wt%)Ni30(wt%) Al的混合粉末实施例1是Ni和Al粉末的化学计量比混合物。两种粉末 都是可商购的热喷涂级粉末。X-射线衍射图证明镍粉末(Sulzer Metco Ni 56F)是无氧化物的，图3。
实施例2
具有高氧化物含量的亚稳中间体材料然后，采用热喷涂技术将实施例1的化学计量比Ni-Al粉 末混合物固结为活性复合材料。该复合物是致密的且能够承受超过12 ksi的负栽。选择工艺参数以产生具有高氧化镍(NiO)浓度的复合物。 产生具有高浓度NiO的复合物允许其通过高能铝热反应而反应。这允 许在反应期间达到更高的温度。从高氧化物含量的复合物得到的XRD光i瞽显示存在的初 生相为单质A1、单质Ni和氧化镍(NiO)，图4。在背散射电子模式中 的SEM与能量色散X射线光谱(EDS)联合用于观察通过XRD鉴别的铝和 镍相的分布。低放大率图像(200x)即图5显示，材料被充分固结且主 要由纯铝的球体和紋理(呈现为暗灰色)组成，散布有外观呈现近白色 到淡灰色的类似球体和紋理。这些较浅的区域是纯镍(在显微照片上呈 现为近白色)和NiO相(呈现为淡灰色)的混合物。这与XRD结果一致。 在一些区域也观察到混合Al-Ni相(呈现为灰色)。最大的镍球体直径 约为40inni;最大的铝球体/颗粒更大，为~ 60-80 ja m。这些相的鉴别得到了图6所示的较高放大率SEM/EDS斑点 分析的支持。在此，可清楚鉴别纯镍、纯铝和NiO。在一些区域中， 观察到Al-Ni合金，比图3富Al相更亮，但是比NiO更暗。尽管在整 个样品中都观察这样的分离Ni-Al区域，但在XRD数据中没有观察到 不同的金属间化合物相(例如AhNi、 AlNi)。总之，这些结果证明Ni前体材料的大部分在活性复合物中 转化为NiO。此外，只有少量体积分数的前体材料在此中间体复合物的形成期间反应形成镍铝化物。
实施例3
由氧化铝微球体的弥散强化的NLAly然后对实施例2的活性复合物施加热以引发自持放热反 应。如图7中的DSC显示，在625。C下引发该反应并且比在混合粉末 之间发生的Ni-Al反应能量更高。这允许实现完全熔融状态，因为该 反应提供了充足的热以熔融反应的物质。该熔融材料自由流动并可被 容易地浇铸在铸模中。随着材料冷却，氧化铝(Ah03)从熔体析出形成 了在镍铝化物(NLAly)基质相中的增强微球体的弥散体。由该合金得到的XRD图样受~ 1: 1比率的Al-Ni合金和较 小的氧化铝(Ah03)峰所主导，图8。已存在于中间体材料中的初始铝、 镍和NiO相的反射在此光谱中不存在。这表明这些相在该反应中完全 耗尽。图9中的低放大率BSE-SEM图像由散布着较暗灰色阴影相 的小球的浅灰场所主导。它为完全固结的材料，其显微组织与活性前 体材料不相似。图IO所示的EDS证明主导相是镍铝化物相，灰色球 体的分布为A1203。这些结果与XRD结果一致并都表明发生反应的铝、 镍和NiO物质在反应中完全耗尽。图11呈现了高和低放大率的图像， 所述图像显示了在活性中间体复合物反应形成氧化铝增强的镍铝化物 复合物时发生的显微组织的变化。
实施例4
具有低氧化物含量的亚稳中间体材料实施例4是氧化物含量比在实施例2中存在的氧化物含量 更低的活性复合物。从该复合物得到的XRD光语即图12显示，它主要 由单质Ni和Al以及相对浓度小得多的氧化镍(NiO)组成。该组成分析 还得到了由图13-15所示的SEM/EDS分析的支持。这些图像显示出， 在沉积过程期间转化为NiO的单质镍体积分数比在产生如实施例2中所示的活性前体中所转化的显著更少。
实施例5
由低氧化物含量的前体制备的NixAly合金当加热实施例4的活性中间体时，其释放出能量，如图16 中DSC迹线所描绘。由此反应所释放的热能比实施例2所示的活性复 合物展现的反应所释放的热能少。实施例5是通过引发低氧化物含量 的复合物发生反应所形成的镍铝化物合金。从该样品所得到的XRD图 样即图17显示不存在初始铝、镍和NiO相的反射。这表明这些相在该 反应中完全耗尽。但是，因为没有高浓度的NiO存在于前体复合物中， 所以其在没有由互补铝热反应所贡献的大量热能的情况下通过较冷的 SHS反应机制发生反应。结果，该材料绝不会达到完全熔融状态并保持许多类似于 其前体复合物的显微组织。图18所示的BSE-SEM图像由散布着大量较 暗灰色阴影相的孔隙和小紋理的单色浅灰色区域所主导。孔隙沿着存 在于前体复合物中的层间边界分布。基于图19和图20所示的支持性 EDS，主导相是由XRD所鉴别的AlNi相，且4交暗的灰色相归属于A1203。 这些结果与XRD—致，表明初始铝、镍和NiO完全耗尽。但是，该放 热反应并不与发生在高氧化物含量的样品中的反应一样高能。图21 描述了在材料进行自持反应时发生的显微组织变化。
实施例6
具有可忽略的氧化物含量的亚稳中间体材料实施例6是在减压、减少氧含量环境下制备的活性复合材 料。通过XRD鉴别的主要相为铝、镍和金属间化合物相Al3Ni,图22。 一些较弱的反射表明了氧化物相NiO和NiAh04的存在。使用SEM/EDS 观察到这些相的分布。在200x下可清楚，材料的组成如下纯镍的球 体和紋理(在显微照片中呈现近白色)，主要的纯铝的球体和颗粒(呈 现暗灰色)，混杂有金属间化合物Al3Ni相(呈现灰色)，图23。最大的镍球体直径约为50 jam;最大的铝球体/颗粒更大，为~ 75-100 ja m。 在较高放大率下，EDS斑点分析用于鉴别纯镍、纯铝和金属间化合物 相，图24。但是，即使在此放大率下，NiO相也是难识别的。因此认 为该相仅以可忽略的量存在。
实施例7
由具有可忽略氧化物含量的前体制备的NLAU合金
由实施例6的可忽略氧化物含量的前体的反应得到DSC 迹线显示其比先前的前体对扩散反应更加敏感，图25。这意味着通过 此反应放出的总能量将会延续更长的时间跨度。此外，该反应释放出 较少的总能量。这两个因素防止材料完全熔融并允许其保持形状和一 些显微组织特征。初始铝和Al3Ni相的反射在此合金的XRD图案中不存在， 图26。这表明这些相在该反应中完全耗尽。此外，只有弱的证据表明 单质Ni仍然存在。但是，观察到几种金属间化合物NLAly相(Al3N" 和AlNh)。可对几种其它A卜Ni合金进行可能的匹配，所述合金具有 类似于Al3Ni2的衍射图但在化学计量比上(~ 40at %铝-60at %铝)不 同。该主相鉴别标记在图26中。在XRD数据中没有发现氧化物相的证 据。 BSE-SEM和EDS分析证实在该材料中没有纯Al区域，图 27。但是，EDS斑点分析确定在SEM图像中近白色区域是纯镍，然而 XRD结果仅显示出该相的极微弱反射。该主相在图像中具有中等暗灰 色阴影并被鉴别为Al3Nh金属间化合物相。在AhNi2和Ni相之间的区 域，可分辨出浅-中灰色的中间区域。EDS证实这些是富含镍的Al-Ni 组分，且因此确定为在XRD数据中观察到的AlNh相。使用Vickers显微硬度试验来评价将Al203引入显微组织对 涂层强度的影响。在此试验中，施加1 kg负载12秒。然后测量所得 压痕的对角线长度并用于计算硬度值。在此实验中，较高的维氏硬度 值表明较硬的材料。
16表1
硬度与氧化物含量的关系
所用的形成方法前体中相对氧化物含量维氏硬度(lkgf)
实施例2和3高氧化物含量492
实施例4和5中等氧化物含量398
实施例6和7可忽略的氧化物含量232该结果表明在活性前体材料中随着氧化物含量增加硬度也 增加。这是在反应后出现在NiAl材料中的Ah03颗粒弥散体的结果。尽管出于说明的目的在上文描述了本发明的具体实施方 案，但本领域技术人员清楚可对本发明的细节进行各种改变而不背离 所附权利要求所限定的本发明。
权利要求
1.制备活性材料的方法，该方法包括在氧的存在下热喷涂前体金属和铝以部分氧化飞行中的前体金属和制备包含该前体金属、该前体金属的氧化物和铝的活性中间体材料。
2. 权利要求1的方法，其中该前体金属的氧化物在该前体金属上 形成表面层。
3. 权利要求l的方法，其中该前体金属包含Ni、 Cu、 Ti、 Fe和/或W。
4. 权利要求1的方法，其中该前体金属包含Ni且该前体金属的氧 化物包含NiO。
5. 权利要求4的方法，其中Ni0在Ni前体金属上形成表面层。
6. 权利要求1的方法，其中该热喷涂在含氧气氛中进行。
7. 权利要求1的方法，其中该热喷涂在大气压力下进行。
8. 权利要求1的方法，其中该热喷涂在低于大气压力下进行。
9. 权利要求6的方法，其中该热喷涂在大气压力的空气中进行。
10. 权利要求6的方法，其中该热喷涂在低于大气压力的空气中进行。
11. 制备金属铝化物材料的方法，该方法包括在氧的存在下热喷涂前体金属和铝以制备包含该前体金属、该前体金属的氧化物和铝的中间体材料；和引发中间体材料反应以形成金属铝化物材料。
12. 权利要求11的方法，其中该前体金属包含Ni、 Cu、 Ti、 Fe 和/或W。
13. 权利要求11的方法，其中该前体金属包含Ni且该前体金属的 氧化物包含NiO。
14. 权利要求13的方法，其中Ni0在Ni前体金属上形成表面层。
15. 权利要求11的方法，其中以粉末形式提供前体金属和铝。
16. 权利要求11的方法，其中该热喷涂在含氧气氛中进行。
17. 权利要求11的方法，其中该热喷涂在空气中进行。
18. 权利要求11的方法，其中该热喷涂在大气压力下进行。
19. 权利要求11的方法，其中该热喷涂在低于大气压力下进行。
20. 权利要求11的方法，其中通过加热该中间体材料引发该中间 体材料的反应。
21. 权利要求20的方法，其中该加热包含局部加热该中间体材料 的一部分。
22 j又利要求20的方法，其中该加热包含整体加热该中间体材料。
23. 权利要求20的方法，其中该中间体材料在反应引发之前处于 环境温度下。
24. 权利要求20的方法，其中该中间体材料在反应引发之前基本 上冷却到室温。
25. 权利要求11的方法，其中该金属铝化物材料包含强化析出物。
26. 权利要求11的方法，其中该强化析出物包含A1203。
27. 权利要求11的方法，其中该金属铝化物材料包含NiAl以及 Ah03强化析出物。
28. 权利要求11的方法，其中该金属铝化物材料具有的密度为理 论密度的至少约99%。
29. 制备金属铝化物材料的方法，该方法包括加热中间体材料， 该中间体材料包含热喷涂的单质铝； 至少一种其它单质金属；和该至少一种其它单质金属的氧化物，以引发形成金属铝化物材料 的放热反应。
30. 权利要求29的方法，其中该单质金属包含Ni。
31. 权利要求30的方法，其中该单质金属的氧化物包含在Ni上形 成表面层的NiO。
32. 热喷涂的中间体材料，包含单质铝、能与铝形成金属铝化物的 至少一种其它单质金属和该至少一种其它单质金属的氧化物。
33. 权利要求32的热喷涂的中间体材料，其中该金属包含Ni、Cu、 Ti、 Fe和/或W。
34. 权利要求32的热喷涂的中间体材料，其中该金属包含Ni。
35. 权利要求34的热喷涂的中间体材料，其中该氧化物包含在Ni 上形成表面层的Ni0。
36. 权利要求32的热喷涂的中间体材料，其中该材料具有的密度 为理论密度的至少约90%。
37. 金属铝化物材料，其包含中间体材料的反应产物，该中间体材 料包含热喷涂的单质铝、能形成金属铝化物的至少一种其它单质金属、 和该至少一种其它单质金属的氧化物。
38. 权利要求37的金属铝化物材料，其中该金属铝化物包含NiAl。
39. 权利要求37的金属铝化物材料，其中该材料包含NiAl和A1203 强化析出物。
40. 权利要求37的金属铝化物材料，其中该材料具有的密度为理 论密度的至少约99%。
全文摘要
通过初始热沉积方法形成金属铝化物，该热沉积方法形成了包含单质铝和另一种单质金属，以及该其它金属的氧化物的中间体材料。随后加热该热形成的中间体材料以引发形成金属铝化物材料的放热反应。该反应可通过局部或整体加热中间体材料来引发，并可涉及铝和单质金属的反应以及铝和金属氧化物之间的铝热反应。所得金属铝化物材料可基本上为充分致密的，并可含有氧化物强化析出物例如氧化铝。
文档编号C22C32/00GK101657553SQ200880008463
公开日2010年2月24日 申请日期2008年2月14日 优先权日2007年2月14日
发明者D·M·奥特森, M·A·赖利, T·兰甘, W·M·布克塔 申请人:表面处理技术公司