[发明专利]一种Ni-Al系金属间化合物粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备Ni-Al系金属间化合物粉末的方法，属于Ni-Al系金属间化合物高温合金研究领域。

背景技术

在此处键入技术领域描述段落。Ni-Al系金属间化合物是受到广泛关注的一类新型高温结构材料，它比其它高强度镍基高温合金具有更高的高温强度、良好的抗氧化和抗腐蚀性能，同时具有低密度和高熔点，能够在更高的温度、强腐蚀、强氧化等恶劣的条件下应用。在Ni-Al系金属间化合物中，NiA1₃、Ni₂Al₃和Ni₅A1₃因熔点低，在高温合金领域应用较少，而Ni₃Al和NiAl作为高温结构材料应用前景较广泛。目前制备NiAl和Ni₃Al金属间化合物合金的方法主要有燃烧合成法、快速凝固法、喷雾沉积、粉末冶金法、反应熔渗、机械合金化等。

粉末冶金法用于制备NiAl和Ni₃Al金属间化合物合金具有如下优点，可以克服铸造状态难以避免的成分偏析；粉末制品组织细小，有可能获得超塑性变形能力；与以往塑性加工方法相比较，这种加工工艺能够制得接近成品尺寸的零件。因此粉末冶金法是最具有发展前景的NiAl和Ni₃Al金属间化合物合金制备方法，而该方法的关键技术难点在于制备粒度细、分散性好、分布均匀、成分单一的NiAl和Ni₃Al金属间化合物粉末。目前用于制备NiAl和Ni₃Al金属间化合物粉末的方法主要为雾化法和机械合金化法。

雾化法制备NiAl和Ni₃Al金属间化合物粉末，是以铝粉和镍粉为原料，并将它们加热熔化，然后用高压惰性气体将合金液体破碎为细小液滴，继而冷却成固体粉末，随后对冷却的固体粉末进行球磨，过筛，最终获得NiAl和Ni₃Al金属间化合物粉末。该方法的优点是反应温度高，铝和镍都在液相状态下进行反应，反应进行的比较彻底，雾化形成的粉末分散性好，粒度分布均匀；主要缺点是，雾化形成的粉末粒度粗，都在100μm以上，而且经过了高温合金化，后续的球磨细化难度大，雾化过程中容易造成氧化，形成氧化物杂质。

机械合金化法制备NiAl和Ni₃Al金属间化合物粉末，是通过机械化学的作用，将铝粉和镍粉的混合物，经高能球磨而合成NiAl和Ni₃Al金属间化合物，该方法的优点是合成的粉末粒度细，粒度甚至可以细化到纳米晶粒，而且生产工艺简单；缺点是反应进行得不够彻底，很难形成单一组分，长时间球磨会造成磨球和球磨筒壁的磨损而带入杂质，造成物料氧化，形成氧化物杂质，该方法只适合小批量生产，很难进行大规模生产。

本发明的研究工作由国家重点基础研究发展计划（973计划，编号： 2012CB723906）提供支持。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备Ni-Al系金属间化合物粉末的方法，制备的Ni-Al系金属间化合物粉末粒度细，避免了氧化物杂质的形成，反应完全，成分单一，易于规模化生产。

本发明提供的Ni-Al系金属间化合物粉末的制备方法，以Al₄C₃粉和镍粉为反应物，在氢气气氛中经烧结合成，制备Ni-Al系金属间化合物粉末。

作为改进，本发明的Ni-Al系金属间化合物粉末的制备方法，包括如下步骤：

（1）按Ni-Al系金属间化合物的化学计量比取Al₄C₃粉和镍粉并混合；

（2）将混合后的物料在氢气气氛中进行烧结合成，并在氢气气氛中冷却；

（3）将合成后的物料磨碎，制得Ni-Al系金属间化合物粉末。

作为进一步改进，所述Al₄C₃粉的平均粒度小于20.0μm，所述镍粉的平均粒度小于10.0 μm。

作为进一步改进，步骤（1）的所述混合为球磨混合4~8h，并球料分离。

作为进一步改进，所述烧结合成时的氢气气氛的压力为10~30kPa。

作为进一步改进，所述烧结合成的温度为1100~1400℃，保温时间3~8h。

作为更进一步改进，Ni₃Al金属间化合物粉末的合成温度为1100~1300℃，保温时间5~8h；NiAl金属间化合物粉末的合成温度为1100~1400℃，保温时间3~8h。