通过初始热沉积方法形成金属铝化物，该热沉积方法形成了包含单质铝和另一种单质金属，以及该其它金属的氧化物的中间体材料。随后加热该热形成的中间体材料以引发形成金属铝化物材料的放热反应。该反应可通过局部或整体加热中间体材料来引发，并可涉及铝和单质金属的反应以及铝和金属氧化物之间的铝热反应。所得金属铝化物材料可基本上为充分致密的，并可含有氧化物强化析出物例如氧化铝。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】活性金属氧化物/铝层的热沉积和由其制备的弥散强化的铝化物
技术介绍
镍铝合金(镍铝化物)在高温下是耐腐蚀的。可使用反应合成从细单质粉末的混合物来形成这些合金。在该技术中，具有所需 组成的粉末在球磨机中混合然后压进模具。然后加热该压制的粉末以 引发形成镍铝化物的放热反应。所得材料比不锈钢更强且更轻。但是， 该材料在此工艺技术中绝不会完全熔融。这在显微组织中留存可降低 材料总体强度的孔隙。此外，所得合金可保留反应前形式的一些显微组织特征。热喷涂方法是将熔融或半熔融材料沉积到基材上以产生涂 层，用于改变性能，用于零件上的尺寸恢复或用于制备三维形式。所 沉积的材料通常来源于粉末状、棒状或线状原料并且在该原料通过燃 烧或等离子气体的热射流向基材加速时被加热。在撞击时，熔融液滴 扩展形成层片(splat )。随着这些层片逐层地沉积在已沉积液滴的上 部形成了涂层或固体物。专利技术概述对制备增强的铝化物例如镍铝化物的反应合成路径进行了 描述。尽管本文主要描述了镍铝化物，但也可根据本专利技术制备其它的 金属间化合物。例如，可制备其它铝化物如铜铝化物、钛铝化物、铁 铝化物、鵠铝化物等。该合成技术运用热喷涂技术作为形成前体复合 材料的粉末固结方法。通过在氧的存在下热喷涂该前体金属和铝使得 前体金属在飞行中被部分氧化来制备前体或中间体材料。所得中间体 材料包含前体金属、前体金属的氧化物和铝。例如，中间体材料可包 含Ni、 NiO和铝，且NiO在在Ni上形成表面层。通过操纵用于产生复 合物的参数来使该中间体材料的孔隙率最小化并控制金属氧化物的浓6度。当施加充足的热能时该中间前体复合物随后经历自持反 应。通过活性前体中的金属氧化物的浓度来确定在此反应期间达到的 温度。前体复合物的低孔隙率和宏观均质性在反应期间对其赋予独特 的热性能，该热性能允许整个反应体完全熔融。在此完全熔融的状态 下，可通过将材料倾倒入铸模对其进行浇铸。氧化铝微球体的析出物 可由该熔体形成，产生增强机制。进一步冷却产生了弥散强化的镍铝 化物合金。本专利技术的益处包括具有较少孔隙率、更好的颗粒间接触 和控制反应动力学的可控氧化物含量的优异活性前体形式；具有更好 的热传递、更热的反应和达到完全熔融状态的优异合金化反应；和具 有由氧化铝微球体的弥散和微球体的可控浓度所提供的完全固结、强 化的机制的优异结构。本专利技术的一个方面是提供制备活性材料的方法，该方法包 括在氧的存在下热喷涂前体金属和铝以部分氧化飞行中的前体金属 和制备包含前体金属、该前体金属的氧化物和铝的活性中间体材料。本专利技术的另一个方面是提供制备金属铝化物材料的方法， 该方法包括在氧的存在下热喷涂前体金属和铝以制备包含前体金属、 该前体金属的氧化物和铝的中间体材料，和引发中间体材料反应以形 成金属铝化物材料。本专利技术的再一个方面是提供制备金属铝化物材料的方法， 该方法包括加热包含热喷涂的单质铝、至少一种其它单质金属和该 至少一种其它单质金属的氧化物的中间体材料，以引发形成金属铝化 物材料的放热反应。本专利技术的另 一个方面是提供热喷涂的中间体材料，该中间 体材料包含单质铝、能与铝形成金属铝化物的至少一种其它单质金属 和该至少一种其它单质金属的氧化物。本专利技术的再一个方面是提供包含中间体材料的反应产物的 金属铝化物材料，该中间体材料包含热喷涂的单质铝、能形成金属铝7化物的至少一种其它单质金属和该至少一种其它单质金属的氧化物。从下列描述将更清楚本专利技术的这些和其它方面。附图简介附图说明图1说明了在镍铝化物的形成期间反应能量作为初始Ni 和Al组成的函数。图2为说明本专利技术实施方案的示意图。 图3为Ni原材料的XRD光镨。图4为本专利技术实施方案的热喷涂的亚稳中间体材料的XRD 光语，该中间体材料包含单质Al、单质Ni和NiO。图5为本专利技术实施方案的热喷涂的亚稳中间体材料的背散 射SEM图l象(200x)，该中间体材料包含单质Al、单质Ni和NiO。图6为本专利技术实施方案的热喷涂的亚稳中间体材料的背散 射SEM图傳—(5000x)和EDS斑点(spot )分析，该中间体材料包含单质 Al、单质Ni和NiO。图7为本专利技术实施方案的活性中间体材料在加热时发生的 放热反应的DSC迹线，该中间体材料包含单质Al、单质Ni和NiO。图8显示了与本专利技术实施方案的中间体材料的反应产物对 应的弥散强化Ni,Aly材料的XRD数据。图9为与本专利技术实施方案的中间体材料的反应产物对应的 弥散强化NLAly材料的背散射SEM图像(200X)。图10为与本专利技术实施方案的中间体材料的反应产物对应 的弥散强化NixAly材料EDS斑点分析的背散射SEM图像(5000x)。图11显示了在高放大率(顶部)和低放大率(底部)下的刚 喷涂的亚稳中间体材料(左)和已反应的弥散强化的NhAly材料(右) 之间的形态变化的BSE-SEM图像。图12显示了低氧化物含量的活性前体的XRD数据。图13为本专利技术实施方案的低氧化物含量的热喷涂亚稳中 间体材料的背散射SEM图像(200x)，该中间体材料包含单质铝、单质Ni和相对低量的Ni0。图14为本专利技术实施方案的低氧化物含量的热喷涂亚稳中 间体材料的背散射SEM图像(2000x)和EDS斑点分析，该中间体材料包 含单质A1、单质Ni和相对低量的NiO。图15为本专利技术实施方案的低氧化物含量的热喷涂的亚稳 中间体材料的背散射SEM图像(5000x)和EDS斑点分析，该中间体材料 包含单质Al、单质Ni和相对低量的NiO。图16为本专利技术实施方案的低氧化物含量的热喷涂亚稳中 间体材料在加热时发生的放热反应的DSC迹线，该中间体材料包含单 质Al、单质Ni和相对低量的NiO。图17显示了与低氧化物含量的中间体材料的反应产物对 应的NiAl的XRD数据。图18为与低氧化物含量的中间体材料的反应产物对应的 NiAl的背散射SEM图像(200x)。图19为与低氧化物含量的中间体材料的反应产物对应的 NiAl的背散射SEM图像(500x)和EDS斑点分析。图20为与低氧化物含量的中间体材料的反应产物对应的 NiAl的背散射SEM图像(5 000x)和EDS斑点分析。图21显示了在高放大率(顶部)和低放大率(底部)下的刚 喷涂的(左)和已反应的(右)低氧化物含量的中间体材料的背散射SEM 图像。图22显示了根据本专利技术实施方案在减压和氧减少的环境 下形成的热喷涂的中间体材料的XRD数据。图23为根据本专利技术实施方案在减压和氧减少的环境下形 成的热喷涂的中间体材料的背散射SEM图像(200x)。图24为根据本专利技术实施方案在减压和氧减少的环境下形 成的热喷涂的中间体材料的背散射SEM图像(2000x)和EDS斑点分析。图25为根据本专利技术实施方案的于减压低氧环境下制备的 热喷涂的中间体材料在加热时发生的放热反应的DSC迹线。图26显示了与在减压和氧减少的环境下形成的中间体材 料的反应产物对应的NLAly的XRD数据。图27显示了与在减压和氧减少的环境下中间体材料的反 应产物对应的NhAly的背散射SEM图像(2000x)和EDS斑点分析。图28显示了在高放大率(顶部)和低放大率(底部)下的在 减压和氧减少的环境下形成的刚喷涂的(左)和已反应的(右)中间体 材料N本文档来自技高网...
【技术保护点】
制备活性材料的方法，该方法包括：在氧的存在下热喷涂前体金属和铝以部分氧化飞行中的前体金属和制备包含该前体金属、该前体金属的氧化物和铝的活性中间体材料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：T兰甘，WM布克塔，DM奥特森，MA赖利，
申请(专利权)人：表面处理技术公司，
类型：发明
国别省市：US[]
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