机械合金化FeAl金属间化合物粉末制备及其注射成形性研究.pdfVIP

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118 2009全国粉末冶金学术会议 机械合金化FeAI金属间化合物粉末制备 及其注射成形性研究 巩前明1 吴运新1 宋海霞12袁帅1 摘要本文采用机械合金化及真空热处理工艺制备了适合粉末注射成形工艺使用的Fe-48at%Al金属间化合物 粉末。研究了过程控制刺一硬脂酸(SA)对机械合金化粉末特性的影响,分析了粉末特性对注射成形溶剂脱脂速率的影 响。结果表明,SA用量少时,可获得近球形、颗粒较粗的粉末及较高的溶剂脱脂率;而sA含量高时,得到细小的薄片 状粉末,溶剂脱脂率显著降低;SA舍量适中(1wt.%)时,得到粒度适中的厚片状粉末,适合进行注射成形。 关键词机械合金化,FeAl金属闻化合物,硬脂酸(SA),粉末注射成形,溶剂脱脂。 1 前言 FeAl金属间化合物具有密度低、硬度高、成本低、抗氧化性和耐腐蚀性好等优点,可部分取代 Fe—Cr基不锈钢和镍基高温合金,是极具潜力的高温及恶劣环境下的结构材料,在航空、汽车、化工、 J。 高温熔炉装置等领域有着广阔的应用前景¨q 究,获得了较好效果。鉴于燃烧合成制粉工艺的复杂性,有必要研究低成本FeAI粉末制备工艺及其注 射成形性。采用机械合金化制备Fe—Al粉末已有较多研究[2—7,14-17J,但多集中在机械合金化过程中 粉末的物相结构转变。而实际上,粉末的粒度和微观形貌对粉末注射成形过程有很大影响。金属粉末 与粘结剂混合形成的喂料要具有良好的流动性;成形坯中的粘结剂要在保持坯体形状的前提下顺利脱 除。这都对金属粉末的粒度和形貌提出了一定的要求。在蜡基粘结剂体系中,溶剂脱脂通常是脱脂的 第一步,目的是形成连通孔隙通道,为后续的热脱脂作准备,高的溶剂脱脂率有助于缩短脱脂时间、 保持脱脂坯的形状精度¨虬坶1。 本文利用机械合金化法制备了适合粉末注射成形的FeAl金属间化合粉末,研究了过程控制剂一 硬脂酸(SA)对球磨后粉末粒度、微观形貌及溶剂脱脂率的影响。 2实验方法 原料粉末为羰基铁粉和气雾化铝粉,其粉末特性如表l所示。将Fe粉和Al粉按原子分数比52: 48混合,采用QM—lSP2行星式球磨机进行机械合金化。球磨罐和磨球均为不锈钢材质,磨球直径为 6 应的粉末记为1#、2#和3#。为防止粉末氧化,在球磨罐中充氩气进行保护,球磨机转速为305r/min, 使用D/Max—RB 2000粒度分析仪上对粉末进行粒度分析,用JSM一6310F型场发射扫描电镜分析粉末的形貌。 iiun的成形坯。随后,对成形坯进行溶剂 破碎、制粒后,在QLB型平板硫化仪上压成直径20mm、厚4 二、钢铁粉末及制品 119 脱脂,溶剂为正庚烷,脱脂温度60℃,脱脂时间为4h。 表1 实验用Fe粉、Al粉的粒度和化学成1分/质量分数% 平均粒度 主要杂质/% 粉末 纯度/% /斗m 0 C N Si Fe Cu Cl Zn Mg Fe 2.3 99.5 0.1 0.3 0.2 A1 lO.2 99.9 0.01 一 0.020.040.OlO.0lO.Ol 3实验结果及分析 3.1球磨粉末特性 图1所示为2#粉末经不同时间球磨后的x射线衍射图谱。图中Fe和Al有三处重叠的衍射峰和 度逐渐降低,但球磨12h后仍未消失。这说明球磨过程中有较多的铝原子扩散到铁晶格中,铝的含量

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