铁铝金属间化合物的制备方法 背景技术
本发明叙述了一种铁铝金属间化合物的一种制备方法，特别叙述了一种FeAl金属间化合物的一种制备方法。
【技术领域】
FeAl金属间化合物具有高强度、低密度、低成本(不含有战略性元素)和好的高温性能，因此被认为是一种具有重要应用前景的高温结构材料，同时其具有优良的抗硫蚀、腐蚀和氧化性能，因此在这些环境中也有较好的应用前景，并且由于它的高电阻率可作为加热元件。采用熔炼或粉末冶金的方法也能容易制得FeAl金属间化合物，但是这些方法需要1000℃以上的高温，并且粉末冶金法还需要较高的压力，由于这些方法的设备复杂、能耗高、生产周期长这种较高的成本不能满足FeAl材料的商业化需求。
【发明内容】
本发明的目的在于避免现有技术的不足，采用燃烧合成熔化法制备FeAl金属间化合物。从而形成了一种工艺简单，所需设备简单，成本低廉，生产周期短的高性能铁铝基材料的制备方法。
本发明采用燃烧合成熔化法，通过材料合成路线地设计，从原料出发首次找到了制备FeAl材料的化学反应的高放热途径。利用了这种化学反应所释放的高热量及反应产物间的密度差迅速完成了具有高纯度的致密FeAl材料的生成及其与杂质的分离。通过通入气体加压，提高了材料的致密度并改善了材料的微观组织。
本发明的FeAl金属间化合物制备方法包括：分别称取质量百分数为三氧化二铁59.7％，铝40.3％的粉状反应物，在20MPa的压力将物料在石墨模具中压为反应胚体。将装有反应胚体的石墨模具置于反应容器中，用惰性气体吹扫反应容器以排除其中的空气，将物料胚体加热到250℃-300℃，并在此温度保温1小时；从容器中排除从反应物料表面脱附的气体，再通入3-5MPa惰性气体，以对反应后的产物压实，将物料胚体继续加热到350℃，在此温度下通过引燃剂引发反应，反应将在数秒完成，引燃剂占总反应物料的重量百分含量的5％。材料随反应容器冷却至室温，至室温后从容器中取出材料，将材料表面杂质手工去除。经观察、分析、获得了纯度高，微观组织致密的FeAl材料。
本发明的引燃剂是硫酸盐，镁粉，锰酸盐组成的混合物。
本发明的制备方法与传统的制备FeAl材料的熔炼和热压烧结方法相比较制备工艺及所需设备简单，制备成本明显降低。该方法制备的材料具有纯度高、组织致密、粒度小的优点并且材料具有高的抗磨性能及硬度。
材料的显微硬度、抗弯强度和磨损率列于表1。
硬度测定条件为，载荷300g，加载持续时间5s。采用三点弯曲试验测定了材料的抗弯强度，试样尺寸为30×3×3mm，跨距为25mm，压头下移速度为1mm/min。磨损试验是在球-盘式SRV微动摩擦磨损试验机上进行的，盘为本发明的材料，尺寸为19×19×4mm，对偶为Φ10mm的G Cr15钢球。载荷30N，振幅1mm，频率25Hz，运转时间30分钟。
表1 本发明制备的材料硬度、抗弯强度及磨损率硬度(GPa)抗弯强度 (MPa)磨损率(10-14m3.N-1.m-1)FeAl材料 4.63 515 0.93
另外，本发明制备的材料性能的离散度不大于10％，说明材料性能重现性好，材料纯度高，微观组织致密均匀。
【具体实施方式】
实施例1：
按配方称取质量百分含量为三氧化二铁：59.7，铝：40.3的粉状反应物料球磨干混合8小时，物料堆放于石墨模具中应用20MPa压力压为反应胚体。将装有反应胚体的石墨模具置于反应容器中，用惰性气体吹洗反应容器，将反应物料胚体加热到300℃，并在此温度保温1小时。然后从容器中排出从反应物料表面脱附的气体，再通入4MPa惰性气体，以对反应后的产物压实，将物料胚体继续加热到350℃，并在此温度下通过引燃剂引发反应，反应将在数秒完成。引燃剂占总反应物料的质量百分含量的5％。反应完成后所制备的材料随反应容器冷却至室温，取出产物将表面杂质手工去除，制得FeAl材料。