一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，屬于金屬合金材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。包括以下步驟：備料，以純Al塊和純Zr塊為原料，其中，純Zr塊與純Al塊的摩爾比為1：3；將純Zr塊和純Al塊混合放置于電弧熔煉爐的水冷銅模中；對(duì)電弧熔煉爐抽真空后，通入Ar氣；利用鎢極電弧槍通以約150安的強(qiáng)電流對(duì)純Zr塊和純Al塊進(jìn)行熔煉，并伴以電磁攪拌以使純Zr塊和純Al塊的混合熔體均勻化；每次熔煉后，利用水冷銅模來急冷熔體；反復(fù)熔煉6次后，取出含Zr、Al元素的混合金屬塊，打磨拋光后即得到單一的三鋁化鋯金屬間化合物。本發(fā)明工藝簡單、清潔干凈，而且，產(chǎn)品ZrAl3金屬間化合物純度高。
【專利說明】一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，屬于金屬合金材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]Zr-Al金屬間化合物ZrAl3是潛在的高溫結(jié)構(gòu)材料，為D023型體心正交結(jié)構(gòu)，其晶胞含有4個(gè)Zr原子，12個(gè)Al原子，具有極高的熔點(diǎn)、硬度和彈性模量，一般可作為晶粒細(xì)化劑或陶瓷基復(fù)合材料中的增強(qiáng)相使用。
[0003]通常，Zr-Al金屬間化合物ZrAl3的制備主要有自蔓延高溫合成法、熔體直接反應(yīng)法、基于粉末冶金的預(yù)合金粉末燒結(jié)法和混合粉末偏擴(kuò)散反應(yīng)合成燒結(jié)法等，如:利用K2ZrF6或ZrOCl2在Al液中的直接原位反應(yīng)可生成ZrAl3顆粒。但是，預(yù)合金粉末燒結(jié)法獲得的ZrAl3材料孔隙率較低，采用造孔劑能提高孔隙率卻會(huì)影響基體的純凈性。此外，混合粉末偏擴(kuò)散反應(yīng)合成燒結(jié)法存在以下不足:1、以粉末為原料，由于Zr、Al粉極易氧化，需要真空燒結(jié)，粉末冶金過程本身的不足，使制備過程復(fù)雜、成本高，所制備材料體積及產(chǎn)量有限；2、燒結(jié)體的宏觀尺寸膨脹，從而對(duì)制備復(fù)雜構(gòu)件有不良影響；3、產(chǎn)物不純，獲得的Zr-Al金屬間化合物ZrA13相結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、不均勻，易同時(shí)出現(xiàn)如ZrAl、Zr3Al> Zr2Al3等其他金屬間化合物相。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目 的在于，提供一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，其工藝簡單、清潔干凈，而且，產(chǎn)品ZrA13金屬間化合物純度高。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，其特征在于:包括以下步驟:
1、備料，以純Al塊和純Zr塊為原料，其中，純Zr塊與純Al塊的摩爾比為1:3 ；
2、按照步驟I所述的摩爾比分別稱取純Zr塊、純Al塊；然后將純Zr塊和純Al塊混合放置于電弧熔煉爐的水冷銅模中；對(duì)電弧熔煉爐抽真空后，通入Ar氣；
3、利用鎢極電弧槍通以約150安的強(qiáng)電流對(duì)純Zr塊和純Al塊進(jìn)行熔煉，并伴以電磁攪拌以使純Zr塊和純Al塊的混合熔體均勻化；每次熔煉后，利用水冷銅模來急冷熔體；
4、按照步驟3反復(fù)熔煉6次后，取出含Zr、Al元素的混合金屬塊，打磨拋光后即得到單一的三鋁化鋯金屬間化合物。
[0007]進(jìn)一步地說:
所述的原料中，純Al塊的純度為99.5% ；
所述的原料中，純Zr塊的純度為99.9%。
[0008]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的制備方法易于操作，且產(chǎn)物性能優(yōu)異，具體地說，本發(fā)明是在抽真空后并充滿Ar氣的電弧爐中對(duì)進(jìn)行原位合成化學(xué)反應(yīng)，采用通有強(qiáng)電流的鎢極電弧槍熔煉混合的金屬塊，伴以電磁攪拌以使混合熔體均勻化，并通過水冷銅模來急冷熔體，反復(fù)熔煉6次，最終得到純凈清潔、界面干凈、相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的ZrAl3金屬間化合物的金屬塊。此外，本發(fā)明所述制備過程中，熔煉合成的產(chǎn)物不受氧等雜質(zhì)的污染，能直接作為ZrAl3金屬間化合物材料應(yīng)用，也可作為其他材料的添加相而制備含ZrAl3金屬間化合物的復(fù)合材料。
[0009]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為采用本發(fā)明所述方法制備的三鋁化鋯金屬間化合物經(jīng)拋光后作XRD物相鑒定的
結(jié)果圖。
[0010]【具體實(shí)施方式】
以下參考【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0011]本發(fā)明所述制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，包括以下步驟:
1、備料，以純Al塊和純Zr塊為原料，其中，純Zr塊與純Al塊的摩爾比為1:3 ;所述純Al塊的純度為99.5%，所述純Zr塊的純度為99.9% ；
2、按照步驟I所述的摩爾比，分別稱取12.5g純Zr塊、14g純Al塊；然后將純Zr塊和純Al塊混合放置于電弧熔煉爐的水冷銅模中；對(duì)電弧熔煉爐抽真空后，通入Ar氣；
3、利用鎢極電弧槍通以約150安的強(qiáng)電流對(duì)純Zr塊和純Al塊進(jìn)行熔煉，并伴以電磁攪拌以使純Zr塊和純Al塊的混合熔體均勻化；每次熔煉后，利用水冷銅模來急冷熔體；
4、按照步驟3 反復(fù)熔煉6次后，取出含Zr、Al元素的混合金屬塊，打磨拋光后即得到單一的三鋁化鋯金屬間化合物。
[0012]所述三鋁化鋯金屬間化合物經(jīng)拋光后作XRD (型號(hào)D/Max 2500PC，Rigaku.，Japan)物相鑒定,結(jié)果為單一的金屬間化合物ZrAl3相,如圖1所示。
【權(quán)利要求】
1.一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，其特征在于:包括以下步驟:(1)備料，以純Al塊和純Zr塊為原料，其中，純Zr塊與純Al塊的摩爾比為1:3 ; (2)按照步驟(1)所述的摩爾比分別稱取純Zr塊、純Al塊；然后將純Zr塊和純Al塊混合放置于電弧熔煉爐的水冷銅模中；對(duì)電弧熔煉爐抽真空后，通入Ar氣； (3)利用鎢極電弧槍通以約150安的強(qiáng)電流對(duì)純Zr塊和純Al塊進(jìn)行熔煉，并伴以電磁攪拌以使純Zr塊和純Al塊的混合熔體均勻化；每次熔煉后，利用水冷銅模來急冷熔體； (4)按照步驟(3)反復(fù)熔煉6次后，取出含Zr、Al元素的混合金屬塊，打磨拋光后即得到單一的三鋁化鋯金屬間化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，其特征在于:所述的原料中，純Al塊的純度為99.5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，其特征在于:所述的原料中，純Zr塊的純度為99.9%。
【文檔編號(hào)】C22C16/00GK103866143SQ201410115817
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】宋謀勝, 田昌海, 龍禹, 冷森林, 張 杰 申請(qǐng)人:銅仁學(xué)院