本發(fā)明屬于有色金屬熔煉，具體涉及一種含fe金屬間化合物及制備方法。

背景技術(shù)：

1、含fe金屬間化合物由于具有密度低、強(qiáng)度高、高溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具備耐蝕性好、抗氧化性好等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、高溫、強(qiáng)腐蝕強(qiáng)氧化環(huán)境中具有較好的應(yīng)用前景。但目前已有的含fe化合物多存在高溫性能差、韌性不足的問題，限制了其應(yīng)用范圍。

2、中國發(fā)明專利cn1403607a公布了一種采用燃燒合成熔化制備feal化合物的方法，該方法工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，但該方法所得feal二元金屬間化合物耐高溫性能低、韌性差，不能滿足使用需求。中國發(fā)明專利cn113817977a公布了一種核殼結(jié)構(gòu)al-fe金屬間化合物制備法，該方法通過納米氧化鋁粉與鐵鹽溶液反應(yīng)獲得al-fe金屬間化合物粉末顆粒，該工藝獲得金屬間化合物粉末顆粒組分均勻、結(jié)合性能好，但由于其粉末特性，使用工況受限。

3、針對(duì)目前含fe金屬間化合物高溫強(qiáng)度及韌性不足的缺陷，本發(fā)明利用真空熔煉的方法制備多組元含fe金屬間化合物。該方法獲得較高的含fe金屬間化合物硬度高、高溫力學(xué)性能優(yōu)異、韌性好，大大拓寬了含fe金屬間化合物的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)目前含fe金屬間化合物高溫力學(xué)性能低、韌性不足的問題，本發(fā)明提出一種含fe金屬間化合物及制備方法，以提高含fe金屬間化合物高溫性能及韌性，擴(kuò)大含fe金屬間化合物應(yīng)用范圍。

2、為了解決上述存在的技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種含fe金屬間化合物，按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述含fe金屬間化合物包含al、fe、m和si；所述al、fe、m和si的質(zhì)量比為5-8：1：1-10：1-12；所述m選自過渡族金屬元素中一種或多種。

4、優(yōu)選的，所述m選自mn、cr、co、mo、co、be、w、ni、v、ti和b中的一種或多種。所述含fe金屬間化合物晶體結(jié)構(gòu)為體心立方或面心立方，所述金屬間化合物尺寸為50-1000μm，楊氏模量值為80-200gpa，斷裂韌性為1.2-2.2mpa·m1/2。

5、本發(fā)明還提供一種上述含fe金屬間化合物的制備方法，包括如下步驟：

6、s1：稱取原料，預(yù)處理后放入坩堝中，得到待熔煉配料；

7、s2：于保護(hù)氣氛下，將所述待熔煉配料于熔煉爐中進(jìn)行熔煉，保溫，使得金屬間化合物充分形成、長大，得到成型料；

8、s3：對(duì)所述成型料進(jìn)行冷卻，得到所述含fe金屬間化合物；冷卻時(shí)，沿豎直方向逐步浸入冷卻介質(zhì)，冷卻速率為200-600k/s，溫度梯度為10-60k/mm。

9、優(yōu)選的，所述原料包括純金屬和中間合金；中間合金選自塊體或金屬粉末。

10、優(yōu)選的，所述步驟s1中，預(yù)處理的方法為去除表面氧化皮、超聲清洗、烘干備用。

11、優(yōu)選的，所述步驟s2中，熔煉的溫度為690-1000℃，時(shí)間為20-80min。

12、優(yōu)選的，所述步驟s2中，熔煉的加熱方式為感應(yīng)加熱或電弧加熱，加熱功率為0.3-1.5kw。

13、優(yōu)選的，所述保護(hù)氣氛為氬氣或氮?dú)狻?/p>

14、優(yōu)選的，所述步驟s2中，合金加熱前爐體內(nèi)抽真空，真空度高于5×10-3pa。

15、優(yōu)選的，所述步驟s2中，保溫的溫度為630-750℃，保溫時(shí)間為30-120min。

16、優(yōu)選的，采用低熔點(diǎn)液態(tài)合金作為冷卻介質(zhì)，沿豎直方向由上至下逐步浸入。

17、本發(fā)明的技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

18、本發(fā)明揭示的含fe金屬間化合物及制備方法，通過真空熔煉制備多組元含fe金屬間化合物，有效解決了現(xiàn)有含fe金屬間化合物高溫性能低、韌性差的問題。

技術(shù)特征：

1.一種含fe金屬間化合物，其特征在于，按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述含fe金屬間化合物包含al、fe、m和si；所述al、fe、m和si的質(zhì)量比為5-8：1：1-10：1-12；所述m選自過渡族金屬元素中的兩種或兩種以上。

2.如權(quán)利要求1所述含fe金屬間化合物，其特征在于，所述m選自mn、cr、co、mo、co、be、w、ni、v、ti和b中的一種或多種。

3.一種權(quán)利要求1或2所述含fe金屬間化合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述原料包括中間合金；中間合金選自塊體或金屬粉末。

5.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，預(yù)處理的方法為去除表面氧化皮、超聲清洗、烘干備用。

6.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，熔煉的溫度為690-1000℃，時(shí)間為20-80min。

7.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，熔煉的加熱方式為感應(yīng)加熱或電弧加熱，加熱功率為0.3-1.5kw。

8.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述保護(hù)氣氛為氬氣或氮?dú)狻?/p>

9.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，保溫的溫度為630-750℃，保溫時(shí)間為30-120min。

10.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)選自鎵銦合金。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于有色金屬熔煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含F(xiàn)e金屬間化合物及制備方法。金屬間化合物包含元素Al、Fe、M和Si，其中M為過渡族金屬元素中的一種及以上，該金屬間化合物晶體結(jié)構(gòu)為體心立方或面心立方，金屬間化合物尺寸為50?1000μm，楊氏模量值為80?200GPa。制備方法分為以下步驟：配料：按上述質(zhì)量比例稱取原料，去除表面氧化皮、超聲清洗備用；熔煉：根據(jù)所配原料放入坩堝，坩堝放入熔煉爐進(jìn)行熔煉；保溫：合金熔煉完成后在一定溫度保溫一定時(shí)間，使得金屬間化合物充分形成、長大；冷卻：以一定冷卻速率冷卻合金得到金屬間化合物。獲得含F(xiàn)e金屬間化合物具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和韌性、組織致密、力學(xué)性能優(yōu)異。

技術(shù)研發(fā)人員：張孝足,王東濤,長海博文,趙新宇,王瑞,張鳴鶴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6