一种FeAl泡沫金属的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种电热合金的制备方法，特别是一种FeAl泡沫金属的制备方法。所述制备方法包括采用烧结工艺制备泡沫Fe基合金，在泡沫Fe基合金的基础上，采用粉末包埋法渗Al，渗剂由铝铁合金粉末、Al2O3粉末和NH4Cl组成，形成FeAl泡沫金属。本发明克服了传统电热合金的不足，生产的FeAl泡沫金属具有优异抗氧化性和电阻率。
【专利说明】一种FeAI泡沬金属的制备方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种电热合金的制备方法，特别是一种FeAl泡沫金属的制备方法。
【背景技术】
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[0002]电热合金材料是利用物质的电阻特性制造发热体的电阻合金。目前电热合金材料已成为一种重要的工程材料，适用于机械、冶金、电子、化工等行业，在国民经济中占有重要的地位，其按照化学成分可分为镍铬合金、镍铬铁合金和铁铬铝合金三个系列。针对上述系列电热合金的研究比较多，由于传统制备工艺的限制，想进一步提高合金性能比较困难，亟需开发一种全新的电热合金材料以满足实际应用。
[0003]泡沫金属材料具有低密度、高比表面积、高表观电阻率等优异性能，其在流体加热和电热催化方面具有广阔的应用前景，现有技术中存在使用多孔Al圆盘作为发热体制作空气加热器、使用泡沫Ni制备泡沫Ni基合金等相关应用，然而将泡沫金属作为电热材料来研究其制备工艺、电学性能的报道非常少。本发明通过在泡沫Fe基合金的基础上采用粉末包埋法渗Al制备FeAl泡沫金属，与传统电热合金相比具有非常优异的抗氧化性和电阻率，克服了现有技术中的不足，具有广阔的工业应用前景。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的在于克服传统电热合金的不足，提供一种FeAl泡沫金属的制备方法，生产具有优异抗氧化性和电阻率的FeAl泡沫金属。
[0005]一种FeAl泡沫金属的制备方法，其特征在于，采用烧结工艺制备泡沫Fe基合金，在泡沫Fe基合金的基础上，采用粉末包埋法渗Al，渗剂由铝铁合金粉末、Al2O3粉末和NH4Cl组成，形成FeAl泡沫金属。
[0006]所述烧结工艺包括:
[0007](I)配料:按照 Si:4-8%, Cr:2_3%、N1:3_4%、Nb:1_4%、Zr:0.5-1.5%, Ti:
0.1-0.5%，余量为铁的配比进行配料；
[0008](2)球磨:在高能球磨机中研磨36-48小时后，得到平均粒径为1_5 μ m的合金粉末；
[0009](3)烧结:将填充有上述合金粉的模具装入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为900°C?1000°C，时间为8-10小时，得到泡沫Fe基合金。
[0010]所述粉末包埋法包括:在150°C条件下烘干渗剂，将泡沫Fe基合金埋入渗剂中，将渗Al炉抽真空至I X 10_3MPa，在900_950°C保温12-14小时，随炉冷却至室温。
[0011]所述渗剂的质量配比为:5-10 μ m铝铁合金粉末:30-35 %，1-5 μ HiAl2O3粉末:50-60%，余量为NH4Cl,所述铝铁合金粉末中Al含量为50wt%。
[0012]粉末包埋法制备的FeAl泡沫金属还需要经过900-950°C、保温6小时的均匀化处理，最终获得符合要求的材料成品。
[0013]最终获得的符合要求的材料成品中Al元素占FeAl泡沫金属总质量的13_15%。
[0014]本发明创造性地将烧结工艺和粉末包埋工艺结合在一起，充分利用泡沫金属的优势，制备出的FeAl泡沫金属具有优异的抗氧化性和电阻率。经过真空均匀化处理后成分和相分布非常均匀，900-950°C的处理温度可以有效地控制元素挥发；通过渗Al工艺参数控制材料成品中的铝含量在13-15%之间，温度过低或者时间过短，铝含量不足，难以提高基体的抗氧化性和电阻率；温度过高或者时间过长，铝含量过高，基体晶格畸变严重，会导致抗氧化性和电阻率的降低。
【具体实施方式】
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[0015]下面通过实施例进一步阐述和理解本发明。
[0016]首先，采用烧结工艺制备泡沫Fe基合金，随后，在泡沫Fe基合金的基础上，采用粉末包埋法渗Al，渗剂由铝铁合金粉末、Al2O3粉末和NH4Cl组成，形成FeAl泡沫金属。
[0017]所述烧结工艺包括:
[0018](I)配料:按照 Si:6.2%,Cr:2.6%,Ni:3.5%,Nb:3%,Zr:l%,T1:0.3%，余量为铁的配比进行配料；
[0019](2)球磨:在高能球磨机中研磨40小时后，得到平均粒径为2 μ m的合金粉末；
[0020](3)烧结:将填充有上述合金粉的模具装入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为1000°c，时间为9小时，得到泡沫Fe基合金。
[0021]所述粉末包埋法包括:在150°C条件下烘干渗剂，将泡沫Fe基合金埋入渗剂中，将渗Al炉抽真空至I X 10_3MPa，在950°C保温13小时，随炉冷却至室温。
[0022]所述渗剂的质量配比为:5 μ m招铁合金粉末:30%, 2 μ mAl203粉末:60%,余量为NH4Cl,所述铝铁合金粉末中Al含量为50wt%。
[0023]粉末包埋法制备的FeAl泡沫金属还需要经过940°C、保温6小时的均匀化处理，最终获得符合要求的材料成品。
[0024]最终获得的符合要求的材料成品中Al元素占FeAl泡沫金属总质量的14.8%。
[0025]本发明实施例制备的材料成品具有优异抗氧化性和电阻率，测试表明，本实施例抗氧化试验(试验条件:1200°C氧化500h)增重仅为2.98mg/cm2，室温电阻率可达
2.9 Ω_2/πι，克服了传统电热合金的不足，具有广泛的工业应用前景。
[0026]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种FeAl泡沫金属的制备方法，其特征在于，采用烧结工艺制备泡沫Fe基合金，在泡沫Fe基合金的基础上，采用粉末包埋法渗Al，渗剂由铝铁合金粉末、Al2O3粉末和NH4Cl组成，形成FeAl泡沫金属。
2.如权利要求1所述的一种FeAl泡沫金属的制备方法，其特征在于，所述烧结工艺包括:(1)配料:按照 Si:4-8%, Cr:2_3%、N1:3_4%、Nb:1_4%、Zr:0.5-1.5%, Ti:0.1-0.5%，余量为铁的配比进行配料；(2)球磨:在高能球磨机中研磨36-48小时后，得到平均粒径为1-5 μ m的合金粉末；(3)烧结:将填充有上述合金粉的模具装入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为900°C?1000°C，时间为8-10小时，得到泡沫Fe基I=1-Wl O
3.如权利要求2所述的一种FeAl泡沫金属的制备方法，其特征在于，所述粉末包埋法包括:在150°C条件下烘干渗剂，将泡沫Fe基合金埋入渗剂中，将渗Al炉抽真空至IX 10_3MPa，在900-950°C保温12-14小时，随炉冷却至室温。
4.如权利要求3所述的一种FeAl泡沫金属的制备方法，其特征在于，所述渗剂的质量配比为:5-10 μ m铝铁合金粉末:30-35%，1-5 μ mAl203粉末:50-60%，余量为NH4Cl,所述铝铁合金粉末中Al含量为50wt%。
5.如权利要求4所述的一种FeAl泡沫金属的制备方法，其特征在于，粉末包埋法制备的FeAl泡沫金属还需要经过900-950°C、保温6小时的均匀化处理，最终获得符合要求的材料成品。
6.如权利要求5所述的一种FeAl泡沫金属的制备方法，其特征在于，最终获得的符合要求的材料成品中Al元素占FeAl泡沫金属总质量的13-15%。
【文档编号】C23C10/50GK104232970SQ201410427099
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】郭健, 郭小芳, 郭乃林 申请人:盐城市鑫洋电热材料有限公司