[发明专利]陶瓷增强金属基多孔复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属基多孔复合材料制备方法，特别涉及一种Al₂O₃陶瓷增强Fe-Cr-Ni金属基多孔复合材料的制备方法。

背景技术

我国粉末烧结多孔材料方面已有一定的生产能力，如烧结青铜、不锈钢、镍及镍合金、钛等材料的产量就分别达到90万件、3.6万件、0.7万件和1.6万件。然而，国内生产的金属多孔材料主要是铜、镍、钛、不锈钢烧结多孔材料和不锈钢纤维毡材料；国外除了这些以外，还大量生产复合金属丝网和泡沫金属材料，并正在开发新型的复合结构多孔材料，如多孔陶瓷金属复合材料。多孔金属由金属骨架及孔隙所组成，具有金属材料的可焊性等基本的金属属性。大量的内部孔隙又使多孔金属材料具有诸多优异的特性，如比重小、比表面大、能量吸收性好、导热率低(闭孔体)、换热散热能力高(通孔体)、吸声性好(通孔体)、渗透性优(通孔体)、电磁波吸收性好(通孔体)、阻焰、耐热耐火、抗热震、气敏(一些多孔金属对某些气体十分敏感)、能再生、加工性好，等等。相对金属材料，多孔有机高分子材料强度低且不耐高温，多孔陶瓷则质脆且不抗热震，金属多孔材料兼有两者的优点，因此，被广泛应用于航空航天、原子能、电化学、石油化工、冶金、机械、医药、环保、建筑行业等等。另外，还可制作多种的复合材料和填充材料。多孔金属既可作为许多场合的功能材料，也可作为一些场合的结构材料，而一般情况下它兼有功能和结构双重作用，是一种性能优异的多用工程材料。多孔高温合金也是先进材料中发展较迅速的一种材料，目前作为一种新型的材料在结构、缓冲、减振、消音、过滤、散热和催化等领域有一定的应用。

制备陶瓷增强高温合金多孔材料结合了复合材料与多孔材料制备方法，其中粉末冶金工艺最初主要应用于钨、钼等高熔点金属材料或者难熔材料。自二战以后，尤其是近些年来新材料的制备技术开发使其应用范围不断扩大，金属基复合材料就是其中重要的一类。还有自蔓延法、腐蚀造孔法、原位气体发生法、原位反应法等几种工艺制备方法。中国专利(CN1351183)公开了一种多孔金属的制备方法，把粉末状的盐和金属粉末的混合物加热到比盐的熔融温度低、比金属粉末的熔融温度高的温度，使上述金属粉末熔融等工艺制备出多孔金属。但是，中国专利(CN1351183)为金属熔融造孔工艺，中国专利(CN1360641)也提到了使金属原料熔融这一工序，这些工艺需要在高温下才能制备出多孔材料，一般在1000℃以上。用这种方法制备的多孔材料周期较长，能耗大，成本较高，并且不适用于制备高熔点的多孔高温合金复合材料。

发明内容

根据上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种低成本低温快速制备纳米Al₂O₃陶瓷原位增强Fe-Cr-Ni基高温合金多孔复合材料的方法。该方法可大大降低制备温度，缩短制备时间，又可降低生产成本。

为了实现以上目的，本发明所采取的技术方案是，包括下述步骤：

1)将纳米级氧化物粉末Fe₂O₃、Cr₂O₃、Ni₂O₃，及微米级的Al、Fe、Ni、Cr粉末以反应式

2aAl+0.494Fe+0.318Cr+0.188Ni+3aO→aAl₂O₃+Fe_0.494Cr_0.318Ni_0.188    (1)

的化学计量比为基础，换算成质量百分比，称量、混合；式中：0.094≤a≤0.247；其中的氧由氧化物粉末Fe₂O₃、Cr₂O₃、Ni₂O₃提供；

2)将混合粉末装入球磨罐，用Al₂O₃磨球湿法混磨至少48小时；

3)将球磨好的粉料于50～70℃干燥；

4)将干燥料过200目分样筛；

5)将过筛粉体在模压机上进行预压制备初坯；

6)对初坯进行气孔率测试，调整预压力使初坯的气孔率在50％～60％；

7)将初坯放入真空炉中进行真空烧结，以10～15℃/min的速率升温，并在800℃保温2小时，然后随炉冷却；

8)取出烧结体，经打磨、抛光，最终获得陶瓷增强金属基多孔复合材料试样。