高纯度金属间化合物Nb制造技术

本申请提供一种高纯度金属间化合物Nb

【技术实现步骤摘要】
高纯度金属间化合物Nb3Al块体及其制备方法
本申请涉及合金领域，尤其涉及一种高纯度金属间化合物Nb3Al块体及其制备方法。
技术介绍
Nb3Al是一种金属间化合物，具有密度小、熔点高、化学稳定性好、高温屈服强度高等优点。Nb3Al最开始作为具有高超导转变温度的超导材料研究。为研究金属间化合物Nb3Al的相关性能需要一定尺寸的块体材料。现有的金属间化合物Nb3Al由于室温下极脆，延展性差造成成型困难。目前制备Nb3Al块体的方法主要是热等静压法，即将Nb3Al粉末直接使用热等静压方法成型，这种方法的缺点是工艺复杂、成本高。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种高纯度金属间化合物Nb3Al块体及其制备方法，以解决上述问题。为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：一种高纯度金属间化合物Nb3Al块体的制备方法，包括：使用放电等离子烧结方法将Nb3Al粉末烧结成型，得到所述高纯度金属间化合物Nb3Al块体。优选地，所述Nb3Al粉末的制备方法包括：将Nb原料和Al原料熔炼得到Nb3Al待处理料，然后粉碎得到所述Nb3Al粉末。优选地，所述粉碎包括：使用碳化钨研钵研磨所述Nb3Al待处理料，得到所述Nb3Al粉末。优选地，所述Nb原料和所述Al原料的质量比为（10.5-11.5）：1。优选地，所述Nb原料和所述Al原料的质量比为11：1。优选地，所述Nb3Al粉末的粒度小于等于75μm。优选地，所述放电等离子烧结方法中，温度为1450℃-1500℃，压力为28MPa-32MPa，时间为4min-6min。本申请还提供一种高纯度金属间化合物Nb3Al块体，使用所述的制备方法制得。优选地，所述高纯度金属间化合物Nb3Al块体的致密度为98.5%-99.5%。与现有技术相比，本申请的有益效果包括：本申请提供的金属间化合物Nb3Al块体的制备方法，使用放电等离子烧结方法对Nb3Al粉末进行烧结，利用该方法升温速度快、烧结时间短、元素扩散速率快、组织结构可控、烧结体更容易致密化等优点，在短时间内完成烧结，避免了长期加热过程中杂相的生成并保证了得到的Nb3Al块体具有较高的致密度，进而得到杂相少、纯度高、结构稳定、具有一定尺寸的Nb3Al块体材料；该方法工艺路线简单、制备时间短、成本低。本申请提供的金属间化合物Nb3Al块体，杂相少、纯度高、结构稳定、致密度高且材料尺寸能够满足应用研究。本申请提供的镍基高温合金，通过添加金属间化合物Nb3Al块体，获得更好的抗氧化性和更高的使用温度。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。图1为本申请实施例1制备得到的Nb3Al块体的XRD图；图2为本申请实施例1制备得到的Nb3Al块体SEM图；图3为本申请实施例1制备得到的圆柱形Nb3Al块体的外观示意照片；图4为对比例1得到的Nb3Al块体的XRD图谱；图5为对比例1得到的Nb3Al块体的表面形貌图；图6为对比例2得到的Nb3Al块体的表面形貌图；图7为对比例3得到的Nb3Al块体的表面形貌图。具体实施方式如本文所用之术语：“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK（K为任意数，表示倍数因子）。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。一种高纯度金属间化合物Nb3Al块体的制备方法，包括：使用放电等离子烧结方法将Nb3Al粉末烧结成型，得到所述高纯度金属间化合物Nb3Al块体。放电等离子烧结是一种利用通—断直流脉冲电流直接通电烧结的加压烧结法。通—断式直流脉冲电流的主要作用是产生放电等离子体、放电冲击压力、焦耳热和电场扩散作用。在一个可选的实施方式中，所述Nb3Al粉末的制备方法包括：将Nb原料和Al原料熔炼得到Nb3Al待处理料，然后粉碎得到所述Nb3Al粉末。现有的机械化合金法是将Nb和Al混合进行球磨然后进行热处理得到Nb3Al，这种方法的缺点是工艺流程较长并且合成的样品成分不均匀，杂相较多。在一个可选的实施方式中，所述粉碎包括：使用碳化钨研钵研磨所述Nb3Al待处理料，得到所述Nb3Al粉末。在一个可选的实施方式中，所述Nb原料和所述Al原料的质量比为（10.5-11.5）：1。在一个可选的实施方式中，所述Nb原料和所述Al原料的质量比为11：1。控制原料比是为了克服成分难以控制、化学均匀性差的问题。具体的：一方面由于Nb3Al室温单相平衡区的范围是20.6~23%Al(原子比)，成分区间很窄，并且由于Nb和Al的熔点相差很大，熔炼过程中造成熔点较低的Al的挥发损失导致Nb/Al比失衡生成Nb2Al和NbAl3等杂相。本申请将低熔点金属5~10%的质量损失考虑在内，适当增加Al的含量，保证最后Nb/Al比落在Nb3Al的成分区间内，得到了纯度非常高的Nb3Al。可选的，所述Nb原料和所述Al原料的质量比可以为10.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高纯度金属间化合物Nb

【技术特征摘要】
1.一种高纯度金属间化合物Nb3Al块体的制备方法，其特征在于，包括：
使用放电等离子烧结方法将Nb3Al粉末烧结成型，得到所述高纯度金属间化合物Nb3Al块体。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Nb3Al粉末的制备方法包括：
将Nb原料和Al原料熔炼得到Nb3Al待处理料，然后粉碎得到所述Nb3Al粉末。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述粉碎包括：使用碳化钨研钵研磨所述Nb3Al待处理料，得到所述Nb3Al粉末。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述Nb原料和所述Al原料的质量比为（10.5-11.5）：1。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：郑磊，刘晓，赵鑫，王轩，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11