一種多孔Ti-Al-V金屬間化合物及其下置式無壓反應(yīng)浸滲制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔T1-Al-V金屬間化合物及其下置式無壓反應(yīng)浸滲制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多孔TiAl金屬間化合物由于是金屬鍵和共價(jià)鍵共同結(jié)合，因此兼?zhèn)涮沾珊徒饘俚亩嗫撞牧闲阅軆?yōu)勢(shì)，具有更高的比強(qiáng)度和比模量、更好的耐高溫和氧化性能，足以滿足功能材料的需求。
[0003]目前，TiAl金屬間化合物制備主要集中在鑄造法和粉末冶金法來制備致密的實(shí)體材料上，并且為了改善τ iAl合金塑性，需要添加V、Cr、Mn等合金元素，而這些合金元素的添加通常是通過和原材料混粉來實(shí)現(xiàn)的。此外，也有采用壓力浸滲法制備TiAl致密實(shí)體材料，需在真空熱壓燒結(jié)爐中鋼模具內(nèi)進(jìn)行加壓燒結(jié)，并且上置式壓力浸滲時(shí)，浸滲溫度如過高，會(huì)引起鋁液揮發(fā)，影響制備質(zhì)量。而對(duì)于多孔TiAl金屬間化合物的制備報(bào)告相對(duì)較少。元素粉末反應(yīng)合成法是制備多孔TiAl金屬間化合物的常用方法之一，它無需將合金粉末進(jìn)行預(yù)合金化，且不需添加其他造孔劑，而是Ti粉和A1粉反應(yīng)造孔，但需要Ti粉和A1粉先混粉、后壓制成型、再反應(yīng)燒結(jié)合成多孔TiAl金屬間化合物。相對(duì)而言，這種制備方法工序復(fù)雜，能耗過高，成本偏貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決上述存在的問題，而提供了一種多孔T1-Al-V金屬間化合物及其下置式無壓反應(yīng)浸滲制備方法。
[0005]本發(fā)明的一種多孔T1-Al-V金屬間化合物及其下置式無壓反應(yīng)浸滲制備方法，具體步驟如下:
[0006]一、按質(zhì)量百分含量分別稱取30.4?34.9 %的純鋁塊和69.6?65.1 %的100?300μπι 球形 T1-6A1-4V 粉末；
[0007]二、多孔鈦預(yù)制體的制備:將純鋁塊置于坩禍底部，再將100?300μπι的球形T1-6A1-4V粉末直接堆積到坩禍中純鋁塊上面，并蓋上石墨墊，形成松裝體;其中，松裝體孔隙率為42.2?47.1% ;
[0008]三、下置式高溫?zé)o壓反應(yīng)浸滲造孔:將步驟二的整個(gè)坩禍放入真空爐中，然后抽真空到0.01?0.0OlMPa后，升溫至1000?1200°C，保溫2?4h，使熔化的純鋁無壓浸滲到T1-6A1-4V粉末中，并反應(yīng)得到多孔T1-Al-V金屬間化合物。
[0009]其中，多孔T1-Al-V金屬間化合物中的T1、Al和V摩爾百分?jǐn)?shù)分別是53.8?49.0%、44.0?49.0%和2.2?2.0%。
[0010]本發(fā)明包含以下有益效果:
[0011]本發(fā)明提供了多孔T1-Al-V金屬間化合物及其下置式無壓反應(yīng)浸滲制備方法，借助毛細(xì)管力使高溫液態(tài)A1無壓浸滲到T1-6A1-4V合金粉末中進(jìn)行反應(yīng)造孔獲得多孔T1-Al-V金屬間化合物，該發(fā)明工序簡單，易于操作，能耗少，污染小和造價(jià)低，該方法簡化了多孔T1-Al金屬間化合物的制備工藝，極易推廣到實(shí)際生產(chǎn)中。
[0012]同時(shí)本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、本發(fā)明采用下置式高溫?zé)o壓反應(yīng)浸滲方法來克服高溫鋁液易揮發(fā)的缺點(diǎn)，并借助毛細(xì)管力實(shí)現(xiàn)高溫液態(tài)A1無壓浸滲到Ti合金粉的反應(yīng)造孔的目的，從而高效快速制備出多孔T1-Al-V金屬間化合物；
[0014]2、本發(fā)明直接采用液態(tài)鋁浸滲到含有合金元素V的T1-6A1_4V鈦合金粉末來制造多孔T1-Al-V金屬間化合物，即省去了鑄造冶金法和粉末冶金法中合金元素和原材料混粉工序，也省去了元素粉末反應(yīng)法合成多孔材料的原材料混粉和壓制成型工藝，簡化了制備工藝；
[0015]3、本發(fā)明無需真空熱壓燒結(jié)爐和鋼模具，只需一臺(tái)真空爐和坩禍就可以完成無壓反應(yīng)浸滲，從而獲得了多孔T1-Al-V金屬間化合物。該法使用的制造設(shè)備少，成本低，工序簡單，操作容易，效率可大幅提高。
【附圖說明】
[0016]圖1為實(shí)施例1的球形T1-6A1_4V粉末電鏡圖；
[0017]圖2為實(shí)施例1制得的多孔T1-Al-V金屬間化合物電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式的一種多孔T1-Al-V金屬間化合物及其下置式無壓反應(yīng)浸滲制備方法，具體步驟如下:
[0019]一、按質(zhì)量百分含量分別稱取30.4?34.9%的純鋁塊和69.6?65.1%的100?300μπι 球形 T1-6A1-4V 粉末；
[0020]二、多孔鈦預(yù)制體的制備:將純鋁塊置于坩禍底部，再將100?300μπι的球形T1-6A1-4V粉末直接堆積到坩禍中純鋁塊上面，并蓋上石墨墊，形成松裝體;其中，松裝體孔隙率為42.2?47.1% ;
[0021]三、下置式高溫?zé)o壓反應(yīng)浸滲造孔:將步驟二的整個(gè)坩禍放入真空爐中，然后抽真空到0.01?0.0OlMPa后，升溫至1000?1200°C，保溫2?4h，使熔化的純鋁無壓浸滲到T1-6A1-4V粉末中，并反應(yīng)得到多孔T1-Al-V金屬間化合物。
[0022]本實(shí)施方式的純鋁塊的純度為99.9%。
[0023]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所述的多孔T1-Al-V金屬間化合物中的T1、Al和V摩爾百分?jǐn)?shù)分別是53.8?49.0%、44.0?49.0%和2.2?2.0%。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:按質(zhì)量百分含量分別稱取30.4?34%的純鋁塊和69.6?66%的100?30(^111球形11-641-4￥粉末。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:按質(zhì)量百分含量分別稱取30.4?33%的純鋁塊和69.6?67%的100?30(^111球形11-641-4￥粉末。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:按質(zhì)量百分含量分別稱取30.4?32%的純鋁塊和69.6?68%的100?30(^111球形11-641-4￥粉末。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:按質(zhì)量百分含量分別稱取30.4?31%的純鋁塊和69.6?69%的100?30(^111球形11-641-4￥粉末。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:松裝體孔隙率為43?47%。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:松裝體孔隙率為44?47%。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:松裝體孔隙率為45?47%。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0031 ]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:松裝體孔隙率為46?47%。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】^^一:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:升溫至1100?1200°C，保溫2?4h。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】十二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:升溫至1150?1200°C，保溫2?4h。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0034]本
【發(fā)明內(nèi)容】
不僅限于上述各實(shí)施方式的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)【具體實(shí)施方式】的組合同樣也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的。
[0035]通過以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果:
[0036]實(shí)施例1
[0037]本實(shí)施例的一種多孔T1-Al-V金屬間化合物及其下置式無壓反應(yīng)浸滲制備方法，具體步驟如下:
[0038]一、按質(zhì)量百分含量分別稱取33.0 %的純鋁塊和67.0 %的球形Ti_6Al_4V粉末，用來制備T1、Al和V摩爾百分?jǐn)?shù)分別是50.9%、47.0%和2.1%的多孔T1-Al-V金屬間化合物；
[0039]二、多孔Ti預(yù)制體的制備:將純鋁塊置于坩禍底部，再將ΙΟΟμπι的球形T1-6A1_4V粉末(如圖1)直接松散堆積到坩禍中純鋁塊上面，并且在松裝體上面蓋上石墨墊，而松裝體孔隙率被控制在45.1%;
[0040]三、下置式高溫?zé)o壓反應(yīng)浸滲造孔:將整個(gè)坩禍放入真空爐中，然后抽真空到0.0lMPa后，升溫至1100°C，保溫3h，借助毛細(xì)管力使高溫液態(tài)A1無壓浸滲