[发明专利]一种具有交替型层片组织特征的Al-Co-W合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型材料制备，特指具有交替型层片组织特征的合金及其制备方法。

背景技术

固态反应中，常见的显微组织形貌特征有三种：简单层片组织、层片中包含析出物组织和交织型组织，如附图1。交替型显微组织属第四种显微组织形貌，于上世纪八十年代首先在Zn/Fe₃Si扩散偶中被发现，FeSi单相层和FeZn₁₀单相层交替排列在扩散反应区。交替型层片组织的特征即为：组织由层片对组成；层片对周期性出现；层片对中各层片可以由单相组成，也可以由两相组成。

交替型层片组织自发现以来，学者们在多个体系中发现了这一现象，陈永翀和苏旭平课题组对该现象展开了研究，但还停留在对交替型层片组织现象的认识方面。具有交替型层片组织的合金从材料形貌特征的角度看是一种新的物质形态，但实际上它们仅能在特定的金属合金体系中形成。制备具有交替型层片组织特征的新型材料并探索其应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有交替型层片组织特征的合金及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：提供了一种具有交替型层片组织特征的合金，该合金为AlCoW合金体系，所述合金的组织中包含有交替型层片结构，层片对由Al₉Co₂单相层和Al₄W单相层组成，层片对周期性出现，

上述AlCoW三元合金体系中，各组元的扩散速率存在差异；Al为扩散快组元、Co为扩散慢组元、W为基本不动组元，

本发明还提供了一种上述合金的制备方法：

(1)制备Co_xW_y型金属间化合物或(Co-W)固溶体，

Co_xW_y合金的制备方法，可以是但不限于无自耗真空电弧炉熔炼法、球磨法、烧结或喷涂，所采用的Co和W的纯度在3N以上，其组元可以是粉末、块状或柱状，

本步骤中制备出的Co_xW_y型金属间化合物为线性化合物，x与y的比值可以是3:1，也可以是7:6；

(2)在保护气氛或真空环境下，将步骤(1)中得到的Co_xW_y型金属间化合物或(Co-W)固溶体进行均匀化退火处理，使其成分均匀，

其中，均匀化退火处理的温度在300-2000℃范围内，退火时间为2h-30d，采用的保护气氛为氮气或氩气；

(3)将经过步骤(2)处理的Co_xW_y型金属间化合物或(Co-W)固溶体研磨成小颗粒，颗粒尺寸为0.5μm-10μm；

(4)在保护气氛或真空环境下，将步骤(3)中研磨后的Co_xW_y型金属间化合物或(Co-W)固溶体与Al材料密封，并且控制加热温度，使Al材料以固态、液态或者气态形式，与Co_xW_y型金属间化合物或(Co-W)固溶体颗粒反应，

同样，本步骤中采用的保护气氛为氮气或氩气，所采用的Al材料的纯度在3N以上，其组元可以是粉末、块状或柱状，

Co_xW_y型金属间化合物或者是(Co-W)固溶体与Al的重量比为3:2～2:1，

本步骤中所采用的密封装置为石英管或刚玉坩埚，

步骤(4)中，密封之前可将组元Al采用气相沉积的方法沉积在Co_xW_y型金属间化合物或者是(Co-W)固溶体之上；也可将Al粉与Co_xW_y型金属间化合物或者是(Co-W)固溶体的细小颗粒利用等静压设备压制成型；也可将Al块与Co_xW_y型金属间化合物或者是(Co-W)固溶体简单混合使其接触；组元Al与Co_xW_y型金属间化合物或者是(Co-W)固溶体也可以不接触，而用坩埚或玻璃碎片隔开，

步骤(4)中的加热温度与Co_xW_y型金属间化合物或者是(Co-W)固溶体与组元Al的反应方式相关：固-液和固-气反应时，加热温度在Al的熔点(660.4℃)之上；固-固反应时，加热温度在Al的熔点之下，