CN102345069A - 大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料及其制备方法 - Google Patents
大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102345069A CN102345069A CN2011101653618A CN201110165361A CN102345069A CN 102345069 A CN102345069 A CN 102345069A CN 2011101653618 A CN2011101653618 A CN 2011101653618A CN 201110165361 A CN201110165361 A CN 201110165361A CN 102345069 A CN102345069 A CN 102345069A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reaction
- phase
- nanocrystalline
- grain
- blocks
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料及其制备方法，其材料的成分为Fe 70-80％、Al 10-15％、Cr 5-20％；其方法的步骤为：首先按比例称取反应物料；其次将称取的粉末干磨8～16小时，然后将混合好的反应物料装入模具中在30～60MPa的压力下压制成坯体；将压好的1～2公斤坯体装入反应器中并放入引燃剂；然后在室温下用氩气吹扫反应容器以排出容器中的空气后加热，等到温度升至200℃保温半小时后再次排气，充入3～6MPa的氩气继续加热。当温度达到260-320℃时，引燃剂反应放出大量的热，从而引发反应物料间的反应，反应熔体原位沉积在高导热大尺寸铜模中，反应可在几十秒内完成；最后将制备的铸态Fe-Al-Cr材料放入箱式电阻炉中进行800～1000℃等温处理8-24小时后，得到该材料。
Description
技术领域
本发明涉及Fe-Al-Cr材料制备方法。
背景技术
金属间化合物的室温脆性阻碍了其广泛的应用，而纳米化和合金化是解决室温脆性的有效途径。目前块体纳米晶材料的制备方法主要有由小到大法和由大到小法两种，即由纳米粉体经压实烧结得到块体材料的高能耗、高成本的方法，或者由块体材料经过非晶晶化或者大塑性变形等得到纳米晶材料的方法，但这些方法只适用于几种材料并且无法进行放大化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料及其制备方法。
本发明是大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料及其制备方法，其材料的成分为Fe 70-80％、Al 10-15％、Cr 5-20％；材料的直径可以达到150～200mm，厚度达到8～12mm；材料中纳米晶相的晶粒尺寸在5～80nm之间，其中小于30nm的纳米晶占70～75％以上；微米晶相以条状形式分布，长度为0.5～10μm；维氏硬度值为2.5～3.0GPa；屈服强度为680～810Mpa。
其制备方法的步骤为：
(1)按照三氧化二铁、铝、铬的质量比为24～7∶11～3.5∶0.8～1.2的比例称取反应物料；
(2)将称取的粉末在球磨机中干磨8-16小时，然后将混合好的反应物料装入不锈钢模具中用压力机在30-60MPa的压力下压制成坯体；将压好的1～2公斤坯体装入反应器中并放入引燃剂，引燃剂占反应物料质量百分比的0.1-0.2％；
(3)室温下用氩气吹扫反应容器以排出容器中的空气后加热，等到温度升至200℃保温半小时后再次排气，然后充入3～6MPa的氩气继续加热。当温度达到260-320℃时，引燃剂反应放出大量的热，从而引发反应物料间的反应，反应熔体原位沉积在高导热大尺寸铜模中。反应可在几十秒内完成，反应产物在氩气保护下随炉冷却。室温后取出材料，将表面覆盖的副产物Al2O3剥离去除；
(4)将制备的铸态Fe-Al-Cr材料放入箱式电阻炉中进行800～1000℃等温处理8-24小时后，制备得到大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料。
本发明的有益之处是低能耗、低成本、高效率，并可工业化生产的制备大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料。
本发明得到的大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料直径可以达到150-200mm，厚度达到8-12mm。经X射线衍射技术和透射电镜表征，该材料具有Fe3Al无序体心立方结构，无其他杂质相。纳米晶相的晶粒尺寸介于5-80nm之间，其中小于30nm的纳米晶占70-75％以上。微米晶相以条状形式分布，长度为0.5-10μm。
对大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料经行了维氏硬度与室温压缩性能测试。硬度测试条件为：载荷198g，保压时间15s。压缩强度试样尺寸：直径5mm高度5mm的圆柱，压头位移速度为0.1mm/min。大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料的维氏硬度值为2.5-3.0GPa，屈服强度为680-810MPa。
具体实施方式
实施例1：
按照三氧化二铁∶铝∶铬的质量比为22∶11∶1.2称取反应物料，将称好的粉末在球磨机中干磨8小时，然后将混合好的反应物料装入不锈钢模具中用压力机在40MPa的压力下压制成反应坯体。将1公斤反应坯体放入反应器的铜模内，坯体下部放置引燃剂(占反应物料质量百分比的0.2％，硫∶铝∶二氧化锰∶硝酸钾的质量比为1.25∶1∶1∶2)。室温下用氩气吹扫反应容器以排出容器中的空气，等到温度升至200℃保温半小时后再次排气，然后充入3MPa的氩气继续加热。当温度达到260℃左右时，引燃剂反应放出大量的热，从而引发反应物料间的反应。反应可在几十秒钟内完成，反应产物在氩气保护下随炉冷却到室温后取出，将表面覆盖的副产物Al2O3剥离去除。将制备的铸态Fe-Al-Cr材料放入热处理炉中经800℃，24小时等温处理后，制备得到大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料。经X射线衍射技术和透射电镜表征，该材料具有Fe3Al无序体心立方结构，无其他杂质相。纳米晶相的晶粒尺寸介于8-70nm之间，其中小于30nm的纳米晶占70％以上。微米晶相以条状形式分布，长度为0.5-8μm。大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料的维氏硬度值为2.6GPa，屈服强度为690MPa。
实施例2：
按照三氧化二铁∶铝∶铬的质量比为11∶5∶1称取反应物料，将称好的粉末在球磨机中干磨8小时，然后将混合好的反应物料装入不锈钢模具中用压力机在60MPa的压力下压制成反应坯体。将1.5公斤反应坯体放入反应器的铜模内，坯体下部放置引燃剂(占反应物料质量百分比的0.13％，硫∶铝∶二氧化锰∶硝酸钾的质量比为1.25∶2∶1∶2)。室温下用氩气吹扫反应容器以排出容器中的空气，等到温度升至200℃保温半小时后再次排气，然后充入5MPa的氩气继续加热。当温度达到260℃左右时，引燃剂反应放出大量的热，从而引发反应物料间的反应。反应可在几十秒钟内完成，反应产物在氩气保护下随炉冷却到室温后取出，将表面覆盖的副产物Al2O3剥离去除。将制备的铸态Fe-Al-Cr材料放入热处理炉中经900℃，12小时等温处理后，制备得到大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料。经X射线衍射技术和透射电镜表征，该材料具有Fe3Al无序体心立方结构，无其他杂质相。纳米晶相的晶粒尺寸介于5-70nm之间，其中小于30nm的纳米晶占75％以上。微米晶相以条状形式分布，长度为0.5-10μm。大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料的维氏硬度值为2.6GPa，屈服强度为780MPa。
实施例3：
按照三氧化二铁∶铝∶铬的质量比为7∶3∶0.8称取反应物料，将称好的粉末在球磨机中干磨8小时，然后将混合好的反应物料装入不锈钢模具中用压力机在50MPa的压力下压制成反应坯体。将2公斤反应坯体放入反应器的铜模内，坯体下部放置引燃剂(占反应物料质量百分比的0.1％，硫∶铝∶二氧化锰∶硝酸钾的质量比为1.25∶3∶1∶2)。室温下用氩气吹扫反应容器以排出容器中的空气，等到温度升至200℃保温半小时后再次排气，然后充入6MPa的氩气继续加热。当温度达到260℃左右时，引燃剂反应放出大量的热，从而引发反应物料间的反应。反应可在几十秒钟内完成，反应产物在氩气保护下随炉冷却到室温后取出，将表面覆盖的副产物Al2O3剥离去除。将制备的铸态Fe-Al-Cr材料放入热处理炉中经1000℃，8小时等温处理后，制备得到大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料。经X射线衍射技术和透射电镜表征，该材料具有Fe3Al无序体心立方结构，无其他杂质相。纳米晶相的晶粒尺寸介于5-70nm之间，其中小于30nm的纳米晶占71％以上。微米晶相以条状形式分布，长度为0.8-10μm。大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料的维氏硬度值为2.9GPa，屈服强度为810MPa。
Claims (3)
1.大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料，其特征在于材料的成分为Fe70-80％、Al 10-15％、Cr 5-20％；材料的直径可以达到150～200mm，厚度达到8～12mm；材料中纳米晶相的晶粒尺寸在5～80nm之间，其中小于30nm的纳米晶占70～75％以上；微米晶相以条状形式分布，长度为0.5～10μm；维氏硬度值为2.5～3.0GPa；屈服强度为680～810Mpa。
2.大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料的制备方法，其步骤为：
(1)按照三氧化二铁、铝、铬的质量比为24～7∶11～3.5∶0.8～1.2的比例称取反应物料；
(2)将称取的粉末干磨8～16小时，然后将混合好的反应物料装入模具中在30～60MPa的压力下压制成坯体；将压好的1～2公斤坯体装入反应器中并放入引燃剂，引燃剂占反应物料质量百分比的0.1-0.2％；
(3)在室温下用氩气吹扫反应容器以排出容器中的空气后加热，等到温度升至200℃保温半小时后再次排气，然后充入3～6MPa的氩气继续加热。当温度达到260-320℃时，引燃剂反应放出大量的热，从而引发反应物料间的反应，反应熔体原位沉积在高导热大尺寸铜模中，反应在几十秒内完成，反应产物在氩气保护下随炉冷却至室温后取出材料，将表面覆盖的副产物Al2O3剥离去除；
(4)将制备的铸态Fe-Al-Cr材料放入箱式电阻炉中进行800～1000℃等温处理8-24小时后，制备得到大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料。
3.根据权利要求2所述的大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料的制备方法，其特征在于引燃剂中硫、铝、二氧化锰、硝酸钾的质量比为1.25∶1～3∶1∶2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011101653618A CN102345069A (zh) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | 大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011101653618A CN102345069A (zh) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | 大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102345069A true CN102345069A (zh) | 2012-02-08 |
Family
ID=45544139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011101653618A Pending CN102345069A (zh) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | 大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102345069A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102747298A (zh) * | 2012-06-06 | 2012-10-24 | 兰州理工大学 | 一种奥氏体不锈钢及其制备方法 |
| CN105039978A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-11 | 南京航空航天大学 | 磁控溅射镀铝+加弧辉光渗铬+反冲离子注入制备Fe-Al-Cr合金层 |
| CN111778441A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-16 | 兰州理工大学 | 一种超高强度和塑性1045钢的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101818307A (zh) * | 2009-04-03 | 2010-09-01 | 兰州理工大学 | Fe-Al-Cr块体纳米晶材料及其制备方法 |
-
2011
- 2011-06-16 CN CN2011101653618A patent/CN102345069A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101818307A (zh) * | 2009-04-03 | 2010-09-01 | 兰州理工大学 | Fe-Al-Cr块体纳米晶材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 喇培清等: "反应物量对纳米晶 Fe3 Al 组织和性能的影响", 《微纳电子技术》 * |
| 喇培清等: "工艺参数对块体纳米晶Fe3 Al 材料组织和", 《材料工程呢过》 * |
| 喇培清等: "底材厚度对铝热反应熔化制备的块体纳米晶Fe3Al材料的组织和性能的影响", 《兰州理工大学学报》 * |
| 喇培清等: "等温处理对铝热法制备的块体纳米晶", 《兰州理工大学学报》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102747298A (zh) * | 2012-06-06 | 2012-10-24 | 兰州理工大学 | 一种奥氏体不锈钢及其制备方法 |
| CN105039978A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-11 | 南京航空航天大学 | 磁控溅射镀铝+加弧辉光渗铬+反冲离子注入制备Fe-Al-Cr合金层 |
| CN111778441A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-16 | 兰州理工大学 | 一种超高强度和塑性1045钢的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110484796B (zh) | 一种过渡金属碳化物高熵陶瓷颗粒及其制备方法 | |
| CN101250635A (zh) | 一种高性能粉末冶金Mo-Ti-Zr钼合金的制备方法 | |
| CN110042295B (zh) | 一种纳米高熵合金块体材料的制备方法 | |
| CN101289713A (zh) | 一种钒氮合金的生产方法 | |
| CN104674098B (zh) | 基于TiCN‑(Ti,M)CN混芯结构的金属陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN102251162B (zh) | 一种高性能纳米氧化镧掺杂钼-硅-硼合金的制备方法 | |
| CN102345069A (zh) | 大尺寸块体微米晶/纳米晶双相Fe-Al-Cr材料及其制备方法 | |
| CN100506367C (zh) | 等离子放电烧结聚晶立方氮化硼烧结体的方法 | |
| CN104451325A (zh) | 一种 Mo2FeB2 基金属陶瓷的制备工艺 | |
| CN101890589A (zh) | 一种钎焊立方氮化硼颗粒高温镍基钎料及用其制备高温超硬耐磨复合材料的方法 | |
| EP1390992B1 (en) | Method for the preparation of highly densified superconductor massive bodies of mgb2 | |
| WO2006103930A1 (ja) | 窒化アルミニウム含有物の製造方法 | |
| CN110576176A (zh) | 一种高性能金刚石工具的制备方法 | |
| CN105648298A (zh) | 一种具有十二面体外形Al-Cu-Fe准晶块体的制备方法 | |
| CN103710576B (zh) | 一种钪、钽增强的高强度镍铌合金材料 | |
| CN109319748A (zh) | 一种具有室温柔性的Cu2X块体热电材料的制备方法 | |
| CN102392149B (zh) | 一种微波烧结制备纳米稀土改性钢结硬质合金的方法 | |
| CN105603227B (zh) | 一种Al‑Co‑Ni准晶的制备方法 | |
| CN109248690B (zh) | 一种用于无色宝石级金刚石生长的冷压金属触媒的制备方法 | |
| JP2011068538A (ja) | チタンシリコンカーバイドセラミックスの製造方法 | |
| CN107686903B (zh) | 一种球磨法制备的镁基储氢合金 | |
| RU2564648C1 (ru) | Способ получения композиционного материала на основе ниобия | |
| CN1187462C (zh) | 大块纳米晶镍铝金属间化合物的制备方法 | |
| CN115961166B (zh) | 利用Ti2Ni、TiNi3中间合金制备TiNi合金的方法 | |
| CN103938051A (zh) | 耐铝液腐蚀高密度金属陶瓷材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120208 |