[发明专利]一种合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金的制备方法，具体涉及一种利用金属氢化物同另一种金属反应制备合金的方法，属于合金物质制备技术领域。

背景技术

合金材料具有异于纯金属材料的优良性能，例如镁铝合金同金属镁或铝相比，在机械强度方面，性能有极大的提高；钛合金在韧性、耐磨性能、合金密度方面等都比金属钛有显著改善；铁合金在抗腐蚀能力方面较纯金属铁效果显著。近年来合金在贮氢材料、电池材料、磁性材料等领域的应用研究十分活跃。

在合金的制备方法中，目前大规模使用的是高温熔炼法，由于熔融温度和蒸气压等方面的差异，许多金属之间难以形成合金。另外，许多金属例如镁、锂、钠、钾等具有很强的延展性，往往自身粘连，难以形成粉末，因此同其他金属粉末不能有效混合，也就难以形成合金。

因此，有必要新开发一种合金制备方法，将熔炼法与化学反应相结合，利用金属与金属氢化物进行化学反应，从而形成合金，可以有效解决上述熔点、蒸气压差异和难以混合均匀的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对已有的熔炼法存在金属熔点、压力差异以及难以混合均匀的问题，提供一种合金的制备方法，采用熔炼法与化学反应相结合的方法，能够很好地将不同熔点、不同压力的金属制备成合金。

为了解决上述技术问题，本发明采用下列技术方案：

一种合金的制备方法，按照下列步骤进行：

(1)从铁、锌、锡、铅、铋、铟、镁、铝的金属单质M1中选取一种或几种组成的混合物，再从镁、铝、锂、钠、钾、钙的金属氢化物H-M2(M2≠M1)中选取任意一种或几种组成的混合物；

(2)将选取出来的金属氢化物H-M2与金属单质M1混合；

(3)将混合物加热至70-1000℃，在氮气、氢气、氩气、氮-氢混合气或氩-氢混合气氛下，或者真空条件下发生化学反应，生成合金，并放出氢气。

在上述技术方案基础上，所述的镁、铝、锂、钠、钾、钙的金属氢化物H-M2由镁、铝、锂、钠、钾、钙氢化制得。也可以是直接选取的金属氢化物H-M2。

在上述技术方案基础上，所述的化学反应中加入添加剂碳基材料或者硼基材料。

在上述技术方案基础上，为了加快反应速度，所述的化学反应中加入催化剂钛、铁、镍、钴或稀土元素的单质或化合物。

在上述技术方案基础上，所述的金属单质M1为粉状、块状或者型材。可以事先对金属M1进行预处理，如表面修饰、抛光、干燥或粉碎等。干燥的目的是防止水分与氢化物反应；

在上述技术方案基础上，所述金属氢化物H-M2与金属单质M1的混合方式包括三种方式：A、粉状物料的混合、轧制；B、通过在金属M2表面氢化，然后加入M1形成表面合金；C、通过将M1成型，在其表面均匀分散H-M2，以制备表面合金。

在上述技术方案基础上，所述混合物的粒度范围为直径5纳米-5毫米。

在上述技术方案基础上，所述的加热为外部热源加热、微波辐射加热或者电磁加热。

在上述技术方案基础上，所述的金属氢化物H-M2与金属单质M1的摩尔比为1～3：1。

其反应方程式为

其中(a)为配平方程所需的常数

尽管不希望受任何理论的束缚，但是发明人认为对于金属氢化物H-M2，其分子可以看作由亲金属的M2部分和厌金属的H部分组成。本发明方法中当将金属M1加热到具有反应活性的程度时，金属氢化物H-M2中的M2由于亲金属性而嵌入M1中，H则聚集于金属M1表面。由于M2在M1中存在浓度梯度，所以会进一步向浓度低的金属内部扩散，引起H-M2键的断裂，放出氢气，并形成合金。在浓度梯度作用下，M2进一步向M1内部扩散，漏出新的金属表面。这一过程不断重复，从而最终完成合金化过程。

本发明的技术效果显著，一方面，它可以使熔点与挥发性差别很大的金属容易地形成合金，从而可以制备许多新型合金，克服了以往合金的制备方法中存在熔点、蒸气压差异和难以混合均匀等难题；另一方面，其应用也非常广泛，它可以广泛应用在铸造、能源、国防、航空以及医疗等领域。

附图说明

图1是采用氢化锂和金属铋制备锂-铋合金过程中氢化锂和金属铋的反应混合物的TG/DSC曲线图(热重-差热曲线图)；

图2是采用氢化锂和金属铋制备锂-铋合金过程中释氢前混合物的XRD谱图；

图3是采用氢化锂和金属铋制备锂-铋合金过程中释氢后的混合物的XRD谱图；