公开/公告号CN106825588A
专利类型发明专利
公开/公告日2017-06-13
原文格式PDF
申请/专利权人 西安交通大学青岛研究院;青岛翰兴知识产权运营管理有限公司;
申请/专利号CN201611263633.7
申请日2016-12-30
分类号B22F9/04(20060101);C22C19/05(20060101);
代理机构
代理人
地址 266300 山东省青岛市胶州市经济技术开发区汇英街2号
入库时间 2023-06-19 02:28:50
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2018-09-28
授权
授权
2017-07-07
实质审查的生效 IPC(主分类):B22F9/04 申请日:20161230
实质审查的生效
2017-06-13
公开
公开
技术领域
本发明属于材料加工技术领域,尤其是涉及一种镍铝粉的机械合金化制备方法。
背景技术
金属间化合物Ni3Al是具备反常的屈服强度—温度效应,以及很高的耐磨损和耐腐蚀性能,已经成为当代航空航天工业、民用工业等领域的重要结构材料,特别是在航空发动机叶片领域具有广阔的应用前景。3D打印,或称增材制造作为近年来兴起的一种快速成型工艺,采用逐层铺粉,激光或电子束融化成型的方式,实现了精密部件的精加工成型,并且避免了铸造过程出现的缩孔缩松等缺陷,成为一种新兴的材料加工手段。
目前3D打印所用的粉料,主要制备方法有雾化法,化学还原法和机械合金化等,其中雾化法所涉及的工艺复杂,设备昂贵,化学还原法制备的组分均匀,但制备产量小,同时会产生化学试剂废水,而机械合金化法主要优点在于设备低廉,加工方法简单,但其主要存在的问题在于粉料粒径尺寸分布不均匀,加工过程易发生氧化等,限制了进一步发展的大规模应用。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种镍铝粉的机械合金化制备方法。
本发明完整的技术方案包括:
一种镍铝粉的机械合金化制备方法,其特征在于,选择的合金组分为按原子百分比包括Al:20-30%,Cr:2-2.8%,Nb:1.5-2.5%,Re:0.2-0.8%,余量为Ni,包括如下步骤:
1)按照上述原子百分比选择上述组分对应的元素粉,随后将其加入乙二醇溶剂中得到混合物,随后进行超声波振动搅拌,搅拌的条件下对上述溶剂进行加热浓缩,将乙二醇浓缩;
2)将上述浓缩后的元素粉和乙二醇混合物加入高能行星球磨机中,该球磨机的磨室可旋转90°,按球料比23-25:1(质量比)选择ZrO2陶瓷球作为磨球,所述磨球包括10mm磨球和3mm磨球,所占比例10mm磨球:3mm磨球=6.5:3.5,同时加入占元素粉总质量0.2倍的葡萄糖作为抗氧化剂进行球磨;
3)将所得球磨浆料进行真空干燥,过筛后获得机械合金化后的镍铝粉。
步骤1)中所述的原料粒度为100-200微米。
步骤1)中乙二醇溶剂的加入质量为元素粉总质量的4倍,
步骤1)中将乙二醇浓缩至元素粉总质量的1.2倍。
该球磨过程中采用梯度转速,首先以250r/min的速度球磨0.3h,随后以400r/min的转速球磨15h,随后将磨室旋转90°,即由垂直变为水平,随后以200r/min的速度球磨0.3h,随后再以400r/min的转速球磨10h。
本发明相对于现有技术的优点在于:
1.机械合金化法过程中的氧化问题一直是制约其应用的一个主要问题,传统方法中通常采用的有机溶剂只能起到隔绝其与空气接触,但高速球磨过程中合金激烈碰撞,不可避免地会出现粉料与空气接触造成氧化,而采用惰性气体吹扫则会大幅增加成本,因而本发明提出了采用乙二醇和葡萄糖作为球磨助剂,除了隔绝空气以外,上述助剂还带有微弱的还原性,抑制了合金化过程中的氧化现象,同时又不至于对粉料造成腐蚀。
2.采用先搅拌再浓缩的方式,使多种组分的粉料能够充分混合,提高了合金化过程的组分均匀性。
3.变角度的搅拌,避免了球磨过程中球磨罐中出现死角,粉料堆积。
4.根据多次的试验,选择适合镍铝粉的球料比,磨球组成和转速,时间等球磨参数,使在尽可能小的能源消耗情况下得到优化的合金化效果。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
镍铝粉的机械合金化制备方法,包括如下步骤,选择的合金组分为按原子百分比包括Al:20-30%,Cr:2-2.8%,Nb:1.5-2.5%,Re:0.2-0.8%,余量为Ni,
按照上述原子百分比选择上述组分对应的元素粉,所述的粉料粒度为100-200微米,随后将其加入乙二醇溶剂中得到混合物,乙二醇溶剂的质量为元素粉总质量的4倍,随后进行超声波振动搅拌,搅拌10min后在继续搅拌的条件下对上述溶剂进行加热浓缩,将乙二醇浓缩至元素粉总质量的1.2倍,浓缩过程中在溶剂量减少时,也可以换用旋转轴机械搅拌。上述过程是为了使所有的元素粉可以充分混合均匀。
将上述浓缩后的元素粉和乙二醇混合物加入高能行星球磨机中,该球磨机的磨室可旋转90°,按球料比23-25:1(质量比)选择ZrO2陶瓷球作为磨球,所述磨球包括10mm磨球和3mm磨球,所占比例10mm磨球:3mm磨球=6.5:3.5,同时加入占元素粉总质量0.2倍的葡萄糖作为抗氧化剂进行球磨。
该球磨过程中采用梯度转速,首先以250r/min的速度球磨0.3h,随后以400r/min的转速球磨15h,随后将磨室旋转90°,即由垂直变为水平,随后以200r/min的速度球磨0.3h,随后再以400r/min的转速球磨10h。
将所得球磨浆料进行真空干燥,过筛后获得机械合金化后的镍铝粉。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
机译: 一种1-2萘酚亚硝基镍螯合物的制备方法
机译: 机械合金化的镍-钴,铬,铁合金---。
机译: 含氢的充气调压器具有一种基于镍粉和硅酸钾的活化材料,其中含有溴化钠,铝粉,硅酸钠和钛酸钡。