专利名称：一种合成金属间化合物的方法
一种合成金属间化合物的方法，用于金属间化合物的生产。
目前，生产金属间化合物的方法主要有两种，即粉末冶金法和铸锭冶金法。其中铸锭冶金法应用广泛，但该方法易产生粗大晶粒，成份偏析大，需要经过多次反复熔炼。尤其对于室温脆性大的材料如TiAl3等，变性抗力大，硬化速率高，加工易产生裂纹，一般需要特殊的热加工，成本高。粉末冶金法易于成形，加工量少，有利于成本降低及性能的提高。粉末冶金主要有两种方法，即预合金法和元素混合法。预合金法就是用熔融方法制成所需成份的合金，再用不同方法制成粉末，然后固化成形。这种方法生产的合金粉末纯度高，但工艺设备复杂，生产成本高，不利于工业化大生产。元素混合法就是将原始粉末混合后经过不同的成型和热处理工艺制成所需样品。工艺和设备简单，技术和经济效果好。其中的自蔓延(SHS)法就是目前人们广泛研究的一种方法。其主要缺点是纯度低，这是由于原始材料为粉末，比表面积大，易氧化和吸附气体、杂质。粉末纯度低，尤其难以获得低氧含量的合金材料，是目前常规粉末冶金方法难以克服的弱点。
本发明的目的就是为了克服现有技术中存在的金属间化合物生产的难点，提供一种方法简单，合金杂质含量低特别是含氧量低，经济可行的金属间化合物的生产方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种合成金属间化合物的方法，其特征在于合成过程为首先将高熔点金属材料的粉末压制成具有空隙度坯料，按合金重量比选择低熔点的金属材料的块状料，将高熔金属坯料和低熔点金属块料放入加热炉内，在非氧化保护气氛下，升温加热使低熔点金属熔化并渗入到高熔点金属坯料的空隙中，然后再升温使高熔点金属和低熔点金属发生合金化反应，形成中间合金后，再保温进行均匀化处理，反应完成后随炉冷却。高熔点金属粉末压制成的坯料的孔隙度为低熔点金属块状料熔化后所能完全填充时所需的孔隙度的100～105％。
所用的高熔点金属的熔点最好高于1200℃，低熔点金属的熔点最好低于1000℃。
反应气氛的选择因材料不同而异，常用的方法是采有真空或氢气保护。
本发明的方法与现有技术相比，由于选用的低熔点的物质是大块物质，可极大地减少原始材料制备过程中可能引入的杂质，并且由于低熔点物质渗入高熔点坯料时，坯料对其有一定的过滤作用，可去除表面的氧化物等高熔点金属杂质，方法简单可行，经济效益好。
下面结合实例对本发明作进一步说明。
本发明的一种合成金属间化合物的方法，其特征在于合成过程为首先将高熔点材料的金属(熔点高于1200℃)粉末压制成具有一定空隙度坯料后和整块低熔点金属(熔点小于1000℃)一同放入加热炉内，在足够的非氧化保护性气体条件下，如采用真空或氢气保护下，升温加热使低熔点金属熔化并渗入到高熔点坯料的空隙中，然后迅速升至一定的温度使高熔点金属和低熔点金属发生合金化反应，形成所需的中间合金。高熔点金属压制坯料的孔隙度为低熔点金属熔化后所能完全填充时所需的孔隙度100～105％。若是采用真空保护合成过程的真空度应小于2×10-2Pa。升温过程温度低于低熔点金属时可慢速升温，然后快速升至合金化反应温度，这样可以保证样品受热均匀，以利于熔渗过程的快速进行，防止在初期大量金属间化合物的形成，影晌熔渗过程的顺利进行，以保证漫渗的合金化反应的顺利完成。
实施例1采用Ti粉和金属铝块合成TiAl金属间化合物粉末。
首先把粒度为-100～+300目的Ti粉压制成Φ50×10mm坯料，其坯料的孔隙度45％，按Ti/Al＝63/37(重量比)选择Φ50的铝块，把铝块压在Ti坯上放入真空炉，抽真空至2×10-2Pa，在温度低于600℃时，先慢速升温，升温速度控制在小于50℃/分钟，然后快速升温至1200℃，控制升温速度大于200℃/分钟，进行漫渗燃烧合成，保温2小时进行均匀化处理，反应后随炉冷却。产物呈多孔体，经简单破碎后即可成为较细粉末。经X射线、金相、扫描电镜和化学分析，产物相组成简单为TiAl相和少量的Ti3Al相，粉末含氧量低于0.15％(重量百分比)，纯度高。附表中给出了这种方法合成的TiAl合金粉末(ISC粉)的化学成份与其它元素混合法生产的TiAl粉末的成分对照。
实施例2采用Ni粉和Al粉合成镍铝合金。
首先把粒度为-300目的N粉压制成Φ50×10mm坯料，孔隙度为42％，按Ni/Al＝68/32(重量比)选择Φ50mm铝圆，把Al圆放在Ni坯上放入反应炉中，首先抽真空至1×10-2Pa，然后充氢气保护，一方面可以净化反应环境，一方面可以还原镍粉。慢速升温，控制升温速度为小于500℃/分，升至600℃后，保温30分钟，然后快速升温，控制升温速度大于200℃/分，升至1000℃，保温30分钟后断电降温。反应物呈致密态，产物相主要由NiAl和Ni2Al3相组成。
不同工艺合成的TiAl合金粉末的化学成分附表名称 Al H O C FeICS粉 37.420.001 0.13～0.15 0.040.06SHS粉 36.84 0.70～0.96离心雾化粉 37.50 0.38～0.195 0.014气体雾化粉 37.80 0.权利要求
1.一种合成金属间化合物的方法，其特征在于合成过程为首先将高熔点材料的金属粉末压制成具有空隙度的坯料，按合金重量比选择低熔点材料的金属块状料，将高熔点坯料和低熔点金属块料放入加热炉内，在非氧化保护气氛下，升温加热使低熔点金属熔化并渗入到高熔点金属坯料的空隙中，然后再升温使高熔点金属和低熔点金属发生合金化反应，形成所需的中间合金后，再保温进行均匀化处理，反应完成后随炉冷却。
2.根据权利要求1所述的一种合成金属间化合物的方法，其特征在于高熔点金属粉末压制成的坯料的孔隙度为低熔点金属块状料熔化后所能完全填充时所需的孔隙度100～105％。
3.根据权利要求1所述的一种合成金属间化合物的方法，其特征在于所用的高熔点的金属的熔点最好高于1200℃，低熔点金属的熔点最好低于1000℃。
全文摘要
一种合成金属间化合物的方法，用于生产高熔点和低熔点金属间化合物。其特征在于合成过程为首先将高熔点材料的金属粉末压制成具有一定空隙度坯料后和整块低熔点金属一同放入加热炉内，在一定的条件下，升温加热使低熔点金属熔化并渗入到高熔点坯料的空隙中，在一定的温度发生合金化反应。本发明由于使用大块的低熔点的物质，可极大地减少原始材料制备过程中可能引入的杂质，方法简单可行，经济效益好。
文档编号C22C1/04GK1127794SQ9510155
公开日1996年7月31日 申请日期1995年3月2日 优先权日1995年3月2日
发明者兰涛, 吴引江 申请人:西北有色金属研究院