MgO/Fe-Cr-Ni多孔复合过滤材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种MgO/Fe-Cr-Ni多孔复合过滤材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]多孔材料在结构、减振、缓冲、消音和过滤等方面发挥着重大的作用。高气孔率的材料具有高比强度和比刚度而密度低，其应用不但有结构方面的，而且由于气孔的存在，多孔材料和致密材料相比具有了许多特殊性能，比如良好的压缩性等，优良的综合力学性能以及质量轻是其最基本的优点。多孔金属作为多孔材料的一个分支，是由金属骨架及孔隙所组成同时具有金属材料的可焊性等基本金属属性，多孔金属的显著特征是其内部具有大量的孔隙，而大量的内部孔隙又使多孔金属材料具有诸多优异的特性。因此，多孔金属材料被广泛应用于航空航天、电化学、建筑、石油化工、冶金机械、医药、环保等行业的分离、过滤、布气、催化、电化学过程、消音、吸震、热交换等工艺过程中，用于制备过滤器、催化剂及催化剂载体、多孔电极、能量吸收器、消音器、减震缓冲器、电磁屏蔽器件、电磁兼容器件、换热器和阻燃器等等。
[0003]金属基复合材料作为复合材料的一类，在国外的研宄起步于20世纪50年代末期。由于聚合物基复合材料耐温性较差，不能满足材料导热和导电需要，金属基复合材料的出现弥补了聚合物在性能和应用上的不足。按照制备工艺分为外加增强相复合材料和原位自生复合材料，自生复合材料的增强体是在复合材料制备过程中形成的，如定向凝固自生复合材料和反应合成自生复合材料等，而外加增强体复合材料中增强材料在制备过程中无明显变化，如铸造复合材料和粉末冶金复合材料等。陶瓷增强多孔耐热合金基复合材料是指在具有良好的高温性能及延展性的金属基体上分布硬质陶瓷增强相的多孔金属材料。多孔金属基复合材料结合了金属的高延展性、高韧性和陶瓷增强相的高强度、高弹性模量的优点，从而具有耐高温、耐疲劳、热膨胀系数低等优异性能，是一种具有渗透性好、孔径和孔隙可控、可再生、可加工等特殊性能的功能材料。
[0004]目前制备多孔金属基复合材料的先进工艺有自蔓延高温合成，腐蚀造孔法和无压反应烧结法等。无压反应烧结法利用热力学平衡的原理在金属基体中直接形成细小的陶瓷颗粒，从而解决了利用外加颗粒增强基体时，增强颗粒与金属基体润湿性困难，界面反应引起复合材料机械性能降低等问题，反应自生复合材料的制备工艺中均包含一个或多个生成增强体的反应过程，通过反应生成非常细小、热力学稳定、并且与基体结合良好的增强体，从而制备出复合材料。这类材料往往具有优良的性能，如更高的强度和更优异的热稳定性。因此该方法制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料是近些年金属基复合材料领域研宄的热点内容之一。
[0005]中国专利(CN200710019031.1)公开了一种低成本低温快速制备纳米氧化铝陶瓷原位增强Fe-Cr-Ni基高温合金多孔复合材料的方法。该工艺不仅需要在800°C左右高温下才能制备出多孔材料，而且原材料使用纳米氧化铝，其制备成本较高。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种MgO/Fe-Cr-Ni多孔复合过滤材料及其制备方法，利用低成本原材料，通过镁热原位反应放出大量热量引发自蔓延高温合成MgO增强高温合金金属基多孔材料，烧结温度控制在700°C左右，采用放热原位还原反应技术快速制备多孔材料的方法，制备出的多孔材料具有均匀的微米级的通孔，既可大大缩短制备时间，又可降低生产成本，具有广泛应用前景。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0008]MgO/Fe-Cr-Ni多孔复合过滤材料，由MgO和Fe-Cr-Ni合金组成，其中MgO、Fe、Cr和 Ni 的摩尔比为 a:0.494:0.318:0.188，0.282 ^ a ^ 0.741。
[0009]该MgO/Fe-Cr-Ni多孔复合过滤材料的制备方法，包括如下步骤:
[0010]第一步:以反应式aMg+0.494Fe+0.318Cr+0.188Ni+a0 — aMgO+Fe0.494Cr0.318Ni0.188为基础，按照MgCVFea 494Cra318Niai88配比，将微米氧化物粉末Fe 203、Cr2O3> Ni2O3中的一种或者多种，及微米粉末Mg、Fe、N1、Cr选取称量，其中0.282 ^ a ^ 0.741，氧由氧化物粉末Fe2O3'Cr2O3'Ni2O3提供；
[0011]第二步:将粉末的混合物装入球磨罐，利用丙酮介质在球磨机中湿混球磨24?48h ；
[0012]第三步:将球磨好的粉料放入烘箱中50?70°C干燥，并将干燥料过200目分样筛；
[0013]第四步:将过筛后的粉体在模压机上进行预压制备初坯，压力为50MPa，对初坯进行气孔率测试，气孔率控制在50%?60% ;
[0014]第五步:在真空炉中进行真空烧结，以10?15°C /min的速率升温，并在700°C保温2h，随后随炉冷却；
[0015]第六步:取出试样，经过打磨、抛光最终获得MgO/Fe-Cr-Ni多孔复合过滤材料。
[0016]与现有技术相比，本发明通过无压反应烧结法使复合材料在较低的烧结温度加速合成。因其工艺简单，成本较低，原位反应制备的陶瓷增强金属基复合材料，其界面比较干净，界面结合力也强。原位合成的反应速度较快，反应过程放热量大，生成物的晶体点阵缺陷密度高，骨架结构稳定，表面积大，该方法弥补了多孔体的其它制造方法(如粉末冶金法等)生产周期长、能耗大和工艺复杂等缺点，可降低制备成本。本发明的复合过滤材料可被广泛应用于冶金机械、石油化工、国防军工、能源环保等工业。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例一制备所得MgO/Fe-Cr-Ni多孔复合过滤材料的X射线衍射图。
[0018]图2为本发明实施例一制备所得MgO/Fe-Cr-Ni多孔复合过滤材料的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0020]实施例一
[0021]一种MgO/Fe-Cr-Ni复合过滤材料及其制备方法，包括以下步骤:
[0022]第一步:以反应式⑴为基础，按照预定的MgCVFea 494Cra318Niai88配比，将微米氧化物粉末Fe203、Cr2O3.Ni2O3,及微米粉末Mg、Fe、Cr、Ni选取、称量；
[0023]aMg+0.494Fe+0.318Cr+0.188Ni+a0 ^ aMgO+Fe0.494Cr0.318Ni0.188(I)
[0024]式中:a = 0.282，其中的氧是由氧化物粉末Ni2O3提供；
[0025]称量的Fe203、Cr203、Ni2O3' Mg、Fe、Cr、Ni 分别是 0g、0g、9.37g、4.07g、16.62g、
9.94g、0go
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