铁基高温合金多孔材料的制备
烧结金属多孔材料是一类具有特殊性能的功能材料,其特点是内部含有大量连通或半连通的孔隙;因其比表面积大可作为过滤材料,广泛应用于冶金机械、石油化工、能源环保、原子能等工业领域,近些年来发展很快。随着所应用的领域扩展到高温和腐蚀性环境,就要求所用的金属多孔材料具有高温抗氧化、抗腐蚀等性能。Ni-Cr-Al-Fe 多孔材料是近年发展起来的典型材料,它在高温下具有突出的耐高温、抗氧化、耐腐蚀性能,特别是耐硫腐蚀性能优于 Fe3Al,且高温力学性能优异,在850℃下,其屈服强度是多孔Fe3Al的10倍,同时又具有很好的焊接性能。
但是,由于原料镍的成本较高,能否用一种耐氧化、抗腐蚀的铁基高温合金代替镍制备多孔材料,以降低制备成本,就成为该领域的一个新课题。我国中南大学粉末冶金国家重点实验室,以 Fe-Cr-W-Ti-Y 合金粉末为原料,添加Fe/Al球磨混合粉末,利用克根达耳效应和 Fe、Al 反应造孔制备出了铁基高温合金多孔材料。他们将铁粉和铝粉按原子比为 3 :1 的配比配粉,然后进行球磨,球料比为 5 :1,球磨 8小时后得到 Fe/Al 混合粉。向 Fe-14Cr-3W-0.5Ti-0.5Y(质量分数)合金粉中加入一定量的的Fe/Al 混合粉,在400 MPa 的压力下压制成压坯。真空封管后放入箱式炉中,以15℃/min 的升温速率升至600℃,保温一定时间,然后以相同的升温速率再升至1000℃,保温至烧结完成。
试验证明,Fe/Al 混合粉含量小于15%时,烧结坯的开孔隙率随 Fe/Al 混合粉含量增加而递增;在Fe/Al 混合粉含量达到15%时,开孔隙率达到最大值33%。继续增加 Fe/Al 混合粉含量反而使烧结坯的开孔隙率下降。
传统粉末冶金烧结制备的多孔材料,其孔隙主要是通过原料粉末间隙以及预置造孔剂的脱除而形成。这种方法制备出来的多孔材料存在孔结构的可控性较差,造孔剂的添加与脱除易造成材料和环境污染等缺点。中南大学所采用的制备方法则有所不同,其孔隙的产生有多方面的机制:(1)试样在压制过程中,颗粒间存在许多孔隙;(2)随着烧结温度的升高,在固态下,由于 Fe与Al 本征扩散系数的差异引起克根达耳效应而产生孔隙;(3)在温度达到580℃时,发生 Fe+Al→Fe2Al5+FeAl+Fe 放热反应,并导致体系膨胀使孔隙增加。释放的热量还会导致反应体系温度升高,在靠近 Fe、Al 反应界面处的Al 会发生局部熔化,液态铝包裹 Fe 颗粒并与其发生反应;液态铝的流走,会在Al 颗粒原有位置产生孔隙。另外,Fe/Al 混合粉末的加入阻碍了Fe-Cr合金粉末烧结致密化,这也是孔隙率增加的原因之一。铁基高温合金多孔材料中的大部分孔隙在生成物颗粒之间产生,多孔体骨架由生成物颗粒构成,颗粒之间的界限可构成一个相互连接的网络。一定量Al的存在,可在原本相互连接的颗粒界限上实现孔隙的连通。当加入15% Fe/Al 混合粉末时,可得到最大数量的孔隙。(一员)
现货资源
品名 | 规格 | 材质 | 厂家 | 地区仓库 | 价格 | 现货 |
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螺纹钢 | 12*9 | HRB400E | 山东新石特工程材料有限公司 | 石横(厂提) | 3380 | 详情 |
热轧卷板 | 3.75*1500 | Q235B | 苏州鑫昊欣金属科技有限公司 | 沙钢(玖隆物流) | 3630 | 详情 |
普碳中板 | 8-360 | Q235 | 舞钢市盛隆物资有限公司 | 舞钢(本库) | 4600 | 详情 |
低合金板 | 210 | Q355NB | 舞钢市坤钰供应链管理有限公司 | 舞钢(产业集聚区) | 0 | 详情 |
无缝管 | 76*35 | 45# | 山东东银金属材料有限公司 | 聊城(东银库) | 4230 | 详情 |
圆钢 | 22*9380 | 25CrMoA | 山东大万实业有限公司 | 宣钢(河北宣化) | 0 | 详情 |
热轧卷 | 3.0*1800*C | Q235B | 上海盛钢联供应链管理有限公司 | 宝钢(泉安/津澜) | 0 | 详情 |
高线 | Φ20*C | Q355D | 上海北铭高强度钢材有限公司 | 韶钢(川流富锦库) | 5540 | 详情 |
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