一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法
【專利摘要】本發明涉及一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，屬于金屬合金材料制備【技術領域】。包括以下步驟：備料，以純Al塊和純Zr塊為原料，其中，純Zr塊與純Al塊的摩爾比為1：3；將純Zr塊和純Al塊混合放置于電弧熔煉爐的水冷銅模中；對電弧熔煉爐抽真空后，通入Ar氣；利用鎢極電弧槍通以約150安的強電流對純Zr塊和純Al塊進行熔煉，并伴以電磁攪拌以使純Zr塊和純Al塊的混合熔體均勻化；每次熔煉后，利用水冷銅模來急冷熔體；反復熔煉6次后，取出含Zr、Al元素的混合金屬塊，打磨拋光后即得到單一的三鋁化鋯金屬間化合物。本發明工藝簡單、清潔干凈，而且，產品ZrAl3金屬間化合物純度高。
【專利說明】一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，屬于金屬合金材料制備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]Zr-Al金屬間化合物ZrAl3是潛在的高溫結構材料，為D023型體心正交結構，其晶胞含有4個Zr原子，12個Al原子，具有極高的熔點、硬度和彈性模量，一般可作為晶粒細化劑或陶瓷基復合材料中的增強相使用。
[0003]通常，Zr-Al金屬間化合物ZrAl3的制備主要有自蔓延高溫合成法、熔體直接反應法、基于粉末冶金的預合金粉末燒結法和混合粉末偏擴散反應合成燒結法等，如:利用K2ZrF6或ZrOCl2在Al液中的直接原位反應可生成ZrAl3顆粒。但是，預合金粉末燒結法獲得的ZrAl3材料孔隙率較低，采用造孔劑能提高孔隙率卻會影響基體的純凈性。此外，混合粉末偏擴散反應合成燒結法存在以下不足:1、以粉末為原料，由于Zr、Al粉極易氧化，需要真空燒結，粉末冶金過程本身的不足，使制備過程復雜、成本高，所制備材料體積及產量有限；2、燒結體的宏觀尺寸膨脹，從而對制備復雜構件有不良影響；3、產物不純，獲得的Zr-Al金屬間化合物ZrA13相結構不穩定、不均勻，易同時出現如ZrAl、Zr3Al> Zr2Al3等其他金屬間化合物相。
【發明內容】
[0004]本發明的目 的在于，提供一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，其工藝簡單、清潔干凈，而且，產品ZrA13金屬間化合物純度高。
[0005]本發明是通過以下技術方案來實現的:
[0006]一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，其特征在于:包括以下步驟:
1、備料，以純Al塊和純Zr塊為原料，其中，純Zr塊與純Al塊的摩爾比為1:3 ；
2、按照步驟I所述的摩爾比分別稱取純Zr塊、純Al塊；然后將純Zr塊和純Al塊混合放置于電弧熔煉爐的水冷銅模中；對電弧熔煉爐抽真空后，通入Ar氣；
3、利用鎢極電弧槍通以約150安的強電流對純Zr塊和純Al塊進行熔煉，并伴以電磁攪拌以使純Zr塊和純Al塊的混合熔體均勻化；每次熔煉后，利用水冷銅模來急冷熔體；
4、按照步驟3反復熔煉6次后，取出含Zr、Al元素的混合金屬塊，打磨拋光后即得到單一的三鋁化鋯金屬間化合物。
[0007]進一步地說:
所述的原料中，純Al塊的純度為99.5% ；
所述的原料中，純Zr塊的純度為99.9%。
[0008]有益效果:與現有技術相比，本發明所述的制備方法易于操作，且產物性能優異，具體地說，本發明是在抽真空后并充滿Ar氣的電弧爐中對進行原位合成化學反應，采用通有強電流的鎢極電弧槍熔煉混合的金屬塊，伴以電磁攪拌以使混合熔體均勻化，并通過水冷銅模來急冷熔體，反復熔煉6次，最終得到純凈清潔、界面干凈、相結構穩定的ZrAl3金屬間化合物的金屬塊。此外，本發明所述制備過程中，熔煉合成的產物不受氧等雜質的污染，能直接作為ZrAl3金屬間化合物材料應用，也可作為其他材料的添加相而制備含ZrAl3金屬間化合物的復合材料。
[0009]【專利附圖】
【附圖說明】
圖1為采用本發明所述方法制備的三鋁化鋯金屬間化合物經拋光后作XRD物相鑒定的
結果圖。
[0010]【具體實施方式】
以下參考【具體實施方式】，對本發明做進一步的說明。
[0011]本發明所述制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，包括以下步驟:
1、備料，以純Al塊和純Zr塊為原料，其中，純Zr塊與純Al塊的摩爾比為1:3 ;所述純Al塊的純度為99.5%，所述純Zr塊的純度為99.9% ；
2、按照步驟I所述的摩爾比，分別稱取12.5g純Zr塊、14g純Al塊；然后將純Zr塊和純Al塊混合放置于電弧熔煉爐的水冷銅模中；對電弧熔煉爐抽真空后，通入Ar氣；
3、利用鎢極電弧槍通以約150安的強電流對純Zr塊和純Al塊進行熔煉，并伴以電磁攪拌以使純Zr塊和純Al塊的混合熔體均勻化；每次熔煉后，利用水冷銅模來急冷熔體；
4、按照步驟3 反復熔煉6次后，取出含Zr、Al元素的混合金屬塊，打磨拋光后即得到單一的三鋁化鋯金屬間化合物。
[0012]所述三鋁化鋯金屬間化合物經拋光后作XRD (型號D/Max 2500PC，Rigaku.，Japan)物相鑒定,結果為單一的金屬間化合物ZrAl3相,如圖1所示。
【權利要求】
1.一種制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，其特征在于:包括以下步驟:(1)備料，以純Al塊和純Zr塊為原料，其中，純Zr塊與純Al塊的摩爾比為1:3 ; (2)按照步驟(1)所述的摩爾比分別稱取純Zr塊、純Al塊；然后將純Zr塊和純Al塊混合放置于電弧熔煉爐的水冷銅模中；對電弧熔煉爐抽真空后，通入Ar氣； (3)利用鎢極電弧槍通以約150安的強電流對純Zr塊和純Al塊進行熔煉，并伴以電磁攪拌以使純Zr塊和純Al塊的混合熔體均勻化；每次熔煉后，利用水冷銅模來急冷熔體； (4)按照步驟(3)反復熔煉6次后，取出含Zr、Al元素的混合金屬塊，打磨拋光后即得到單一的三鋁化鋯金屬間化合物。
2.根據權利要求1所述制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，其特征在于:所述的原料中，純Al塊的純度為99.5%。
3.根據權利要求1所述制備三鋁化鋯金屬間化合物的方法，其特征在于:所述的原料中，純Zr塊的純度為99.9%。
【文檔編號】C22C16/00GK103866143SQ201410115817
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月26日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】宋謀勝, 田昌海, 龍禹, 冷森林, 張 杰 申請人:銅仁學院