一种粉末冶金制备多孔钛铝合金的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105499576A(43)申请公布日2016.04.20(21)申请号201610015767.0(22)申请日2016.01.11(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人王辉周冰晨吴渊刘雄军吕昭平林均品梁永锋(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401代理人皋吉甫(51)Int.Cl.B22F3/11(2006.01)C22C1/08(2006.01)C22C14/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种粉末冶金制备多孔钛铝合金的方法(57)摘要本发明属于多孔金属材料制备领域，涉及一种粉末冶金制备多孔钛铝合金的方法。将不同粒径的纯氢化钛粉和纯铝粉混合均匀，经过模压成型为原坯，在管式炉中进行惰性气体和还原性气氛保护的高温烧结，在此过程中，氢化钛分解的纯钛与铝粉通过Kerkendill效应反应形成多孔钛铝金属间化合物，同时分解产生的氢气形成还原性气氛，钛铝反应可在400℃-640℃处于氢气氛的还原保护中，防止粉末氧化，降低多孔钛铝合金的氧含量，提高多孔钛铝金属间化合物的力学性能。本方法制备的多孔钛铝金属间化合物的孔隙细小均匀，通过改变氢化钛和铝粉的配比、粉末粒度、压制压力来调控多孔钛铝金属间化合物的孔结构参数，工艺简单，成本低，能耗低。CN105499576ACN105499576A权利要求书1/1页1.一种粉末冶金制备多孔钛铝合金的方法，其特征在于，该方法采用将不同粒径的纯氢化钛粉和纯铝粉混合均匀，经过模压成型为原坯，在管式炉中进行惰性气体和还原性气氛保护的高温烧结，在此过程中，氢化钛分解的纯钛与铝粉通过Kerkendill效应反应形成多孔钛铝金属间化合物，最终得到有传统钛铝合金所具有的双片层结构，γ-TiAl/α-Ti3Al片层结构，孔隙更加细小均匀多孔钛铝合金。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：第一步：将纯氢化钛粉与铝粉按照质量分数为TiH2-30%Al-TiH2-50%Al的比例分别称取，混料10-15h，得到混合均匀的粉末；第二步：将步骤1得到的粉末采用模压成型的方式，压制成片状坯，压制压力为100-600MPa；第三步：将片状坯放入真空气氛管式炉中进行微压烧结，先抽真空3-6次，以排除炉腔内的氧气，真空度为2-10Pa；然后通入高纯氩气（纯度高于99.999%），在氩气的保护气氛下进行微压烧结，烧结工艺采用三阶段反应合成工艺烧结；第一阶段：加热至120℃，保温0.5-1h；第二阶段：以1.5-3.5℃/min的升温速率加热至600-640℃，保温2-4h；第三阶段，继续加热至1300-1400℃保温2-4h；烧结完成后随炉冷却，即得到多孔钛铝合金。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氢化钛的粒径为10-100μm，铝粉的粒径为10-100μm。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三步骤中的烧结的第二阶段中，当加热至400℃时，停止高纯氩气供应。5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述多孔钛铝合金具有传统钛铝合金所具有的双片层结构，即γ-TiAl/α-Ti3Al片层结构，其孔隙更加细小均匀，平均孔径为2-12μm，孔隙率为20-27%，合金的高温压缩屈服强度增强了30-100MPa，含氧量降低20%-50%。2CN105499576A说明书1/4页一种粉末冶金制备多孔钛铝合金的方法[0001]技术领域：本发明涉及的是金属间化合物技术领域，尤其涉及一种粉末冶金制备多孔钛铝合金的方法。[0002]背景技术：近年来，多孔金属材料作为一种潜在的工程结构材料在各个工业领域受到了极大的关注，在航空航天、能源、化工和冶金等领域得到广泛的应用。钛铝金属间化合物作为轻质高温材料，由于原子间金属键和共价键的共同作用，使其具备优异的物理性能、力学性能以及优良的高温抗氧化性能和抗酸碱盐雾腐蚀性能，在高温隔热和过滤催化等工业领域有广泛的应用前景。采用粉末冶金的方法来制备钛铝多孔金属间化合物，其制备过程简单可控，污染小，具有近净成形的优点。目前用粉末冶金法制备多孔钛铝所使用的烧结原料为钛粉，工业常用钛粉主要为氢化脱氢钛粉，氧、氮等杂质含量高。发明内容[0003]为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种直接烧结氢化钛粉而不是脱氢后的钛粉，缩短了工艺，降低制备成本的一种粉末冶金制备多孔钛铝合金的方法。[0004]本发明的技术方案是：一种粉末冶金制备多孔钛铝合金的方法，该方法采用将不同粒径的纯氢化钛粉和纯铝粉混合均匀，经过模压成型为原坯，在管式炉中进行惰性气体和还原性气氛保护的高温烧结，在此过程中，氢化钛分解的纯钛与铝粉通过Kerken