專利名稱：制造鐵鋁或鐵三鋁金屬間化合物零件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粉末冶金領(lǐng)域，是一種制造鐵鋁或Fe3Al金屬間化合物零件的方法。
鐵-鋁系金屬間化合物中的鐵鋁(FeAl)和鐵三鋁(Fe3Al)化合物具有許多優(yōu)良的性能，如比重輕、較高的強(qiáng)度和足夠的韌性、良好的抗氧化性和抗蝕性等。但由于受到現(xiàn)有制造工藝的限制，至今并未能得到廣泛的應(yīng)用。
目前制造FeAl或Fe3Al金屬間化合物零件的方法主要有以下三種1、將適量的鐵和鋁熔化，澆鑄成FeAl或Fe3Al鑄錠，再通過機(jī)械加工的方法加工成所需零件。此法由于必須要采用一系列特殊的熱加工方法來消除鑄造缺陷，而且后續(xù)的機(jī)械加工量大、難度較高，所以此法的工藝較復(fù)雜、成本很高。
2、首先熔化適量的鐵和鋁，制成FeAl或Fe3Al粉末，再采用粉末冶金的方法通過壓制、燒結(jié)獲得FeAl或Fe3Al胚件。此法由于是固相燒結(jié)，燒結(jié)件的致密度較低，所以還必須通過熱壓工藝來提高其致密度。顯然，采用熱壓法使工藝變得較復(fù)雜，而且制造成本也較高。
3、自漫延法將適量的鐵粉和鋁粉混合后壓制成胚件，然后加熱到一定溫度，使這兩種純金屬粉末間發(fā)生反應(yīng)，直接生成所需的FeAl或Fe3Al金屬間化合物零件。鐵、鋁間的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，其反應(yīng)速度又很快，所以反應(yīng)過程中的溫度變化很快，使得實(shí)際操作中難于控制粉末表面吸附氣體的放出，不同組織間的膨脹、收縮也不均勻。反應(yīng)后所得的材料仍然存在許多空洞，而且胚件的變形也較大。所以還必需采用熱壓方法來消除其缺陷。
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、制造成本較低的制造FeAl或Fe3Al金屬間化合物零件的方法。
本發(fā)明的目的是通過如下途徑來實(shí)現(xiàn)的所提供的制造鐵鋁或鐵三鋁金屬間化合物零件的方法是1>制取Fe2Al5或FeAl3或FeAl2金屬化合物粉末；2>按所需鐵鋁或鐵三鋁金屬間化合物的原子比將純鐵粉與前述Fe2Al5或FeAl2或FeAl3金屬化合物粉末混合；3>常溫下將上述混合粉末壓制成所需零件的壓胚，4>將上述壓胚進(jìn)行液相燒結(jié)，即得到所需的金屬間化合物零件。
本發(fā)明根據(jù)鐵-鋁系金屬間化合物的特點(diǎn)采用間接方式來制造FeAl或Fe3Al金屬間化合物零件，即先選用Fe2Al5或FeAl3或FeAl2金屬化合物作為中間化合物，再將其與純鐵粉混合、壓制、燒結(jié)。與現(xiàn)有的用鐵、鋁直接獲取FeAl或Fe3Al零件的方法相比，不但工藝簡(jiǎn)單、制造成本低，而且還有如下優(yōu)點(diǎn)1.原材料價(jià)格低廉。Fe2Al5、FeAl3或FeAl2金屬化合物非常脆，所以可采用傳統(tǒng)的機(jī)械方法將其鑄錠破碎至細(xì)粉，當(dāng)然也可采用傳統(tǒng)的霧化法來獲取它們的細(xì)粉。2.本發(fā)明利用Fe2Al5、FeAl3或FeAl2金屬化合物的熔點(diǎn)較純鐵低，且它們的原子比又與FeAl和Fe3Al的原子比有一定差距的特點(diǎn)，采用了液相燒結(jié)，(在燒結(jié)溫度下，F(xiàn)e2Al、FeAl2或FeAl3短時(shí)熔化為液相)。因此，所獲得的零件致密度很高，而且成分均勻。3.在用鐵、鋁獲取Fe2Al5、FeAl3或FeAl2化合物粉末時(shí)大部分反應(yīng)熱已放出，由Fe2Al5、FeAl3或FeAl2與純鐵反應(yīng)生成FeAl或Fe3Al的過程中反應(yīng)熱已大大減少。因此，本發(fā)明的燒結(jié)過程較平穩(wěn)，容易控制(如升溫速度、液相數(shù)量等)，不但保證了所需的致密度，而且可保證壓胚在燒結(jié)過程中收縮均勻，從而可直接獲得較精確的零件形狀，大大減少了后續(xù)的機(jī)加工量。
綜上所述，本發(fā)明工藝較簡(jiǎn)單、制造成本較低，且可獲得高質(zhì)量的零件，為FeAl和Fe3Al金屬間化合物的廣泛應(yīng)用開辟了新的途徑。另外，本發(fā)明所提供的間接法還可應(yīng)用于其它一些金屬間化合物零件的制造。如鎳-鋁系，可選用Ni2AL3粉與Ni粉混合制造Ni3AL或NiAL零件；鉬-硅系、鐵-硅系也可采用類似的方法。
實(shí)例一制造FeAl3金屬間化合物的圓柱形零件，其直徑和高度均為30mm，要求鋁的原子百分比為28％(Fe3Al的原子百分比可在一定范圍內(nèi)變化)。
1>將鐵、鋁熔化后制成Fe2Al5鑄錠，(根據(jù)需要熔化時(shí)也可加入少量的Mo、Cr、B等合金元素)；2>破碎Fe2Al5鑄錠，并進(jìn)行球磨，得到粒度小于15μm的Fe2Al5細(xì)粉；3>將純鐵粉與上述Fe2Al5粉和適量的表面保護(hù)、潤(rùn)滑劑混合，其中純鐵粉與Fe2Al5粉的重量比為71∶29；表面保護(hù)、潤(rùn)滑劑選石蠟，其量約為總重量的0.6％。
4>在常溫下將上述混合粉末壓制成壓胚，壓制力為100-200MPa；5>將壓胚在保護(hù)氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1300-1380℃，時(shí)間為20分鐘，燒結(jié)后即得所需的Fe3Al化合物零件。
實(shí)例二制造FeAl金屬間化合物圓柱形零件，要求鋁的原子百分比為40％。
1>按實(shí)例一制取Fe2Al5粉末；2>將純鐵粉與Fe2Al5粉和適量石蠟混合，鐵粉與Fe2Al5粉的重量比為55∶45；3>將混合粉末在100-200MPa壓力下壓制成胚，并在保護(hù)氣氛下燒結(jié)，即得所需零件。燒結(jié)溫度為1200-1290℃，時(shí)間為20分鐘。
本發(fā)明在制造FeAl金屬間化合物零件時(shí)最好用Fe2Al5或FeAl3化合物粉末與鐵粉混合，以便使加入的鐵粉占有足夠的比例。
以FeAl2或FeAl3作為本發(fā)明的中間化合物來制造Fe3Al或FeAl金屬間化合物的工藝過程與上述實(shí)例基本相同。
權(quán)利要求
1.制造鐵鋁或鐵三鋁金屬間化合物零件的方法，其特征是1>制取Fe2Al5或FeAl3或FeAl2金屬化合物粉末；2>按所需鐵鋁或鐵三鋁金屬間化合物的原子比將純鐵粉與前述Fe2Al5或FeAl2或FeAl3金屬化合物粉末混合；3>常溫下將上述混合粉末壓制成所需零件的壓胚，4>將上述壓胚進(jìn)行液相燒結(jié)，即得到所需的金屬間化合物零件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在制造鐵鋁金屬間化合物零件時(shí)，用Fe2AL5或FeAl3化合物粉末與純鐵粉混合。
全文摘要
本發(fā)明是一種用粉末冶金法來制造鐵鋁或鐵三鋁金屬間化合物零件的方法。本方法先將純鐵和純鋁熔化獲得Fe
文檔編號(hào)B22F3/12GK1169346SQ96118708
公開日1998年1月7日 申請(qǐng)日期1996年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月21日
發(fā)明者李琎 申請(qǐng)人:李琎