技术领域
[0001] 本
发明属于粉末材料和
冶金技术领域。涉及包括但不局限于Al-ETM-LTM-TE类和Al-MR-TM-TE类的铝基合金系列，特别是涉及非晶态铝基Al88Ce8Ni4粉体和Al91Fe7Cr2粉体的制备方法。
背景技术
[0002] 1965年，Predecki和Giessen等人首次通过熔体极冷法制备出了铝基非晶Al-Si。1981年，Inoue等人成功制备出完全的非晶结构
铝合金系Al-Fe-B和Al-Co-B，但这种成分的非晶非常脆所以没有得到重视。然而1987年Inoue在Al-Ni-Si和Al-Ni-Ge合金系中得到了具有良好韧性的非晶合金，并在1998年全面总结了Al-ETM-LTM和Al-MR-TM类的铝基非晶合金系列，制备得到了具有良好韧性的非晶铝基合金。1988年，Inoue等采用气相雾化技术制备了该类合金的粉体材料。
[0003] 非晶态铝基合金具有高比强和优异耐蚀等性能，在航天、航空、国防和运输等领域将发挥重要作用。近些年来，非晶态铝基合金引起材料界的普遍关注。目前制约铝基非晶合金应用的主要限制是非晶合金形成能
力较弱，对其理论研究的不够深入和透彻。
[0004] 因此，仍无法制备较大尺寸的非晶铝合金，韧性良好的非晶铝合金的开发利用更是少之又少，生产成本高。
发明内容
[0005] 本发明旨在提供一种克服
现有技术的
缺陷，提供一种方法合理、工艺简单、便于工业化生产的制备铝基合金粉体材料的方法。
[0006] 为了解决上述的问题，本发明采用如下方式实现的：
[0007] 一种制备铝基合金粉体材料的方法，包括以下步骤：提供熔融金属或合金液体的步骤，利用快速运动的气体冲击的方式，将所述的熔融金属或合金液体
破碎成金属液滴的步骤，将该金属液滴冷凝成为固体粉末的步骤，其中，该金属液滴比所述的熔融金属或合金液体细小。
[0008] 为使得本发明具有更好的技术效果，其还具有以下：
[0009] 所述的提供熔融金属或合金液体的步骤，包括：
[0010] 将铝基
合金元素组成按照
质量分数进行配置，通过高频
真空感应炉加以熔炼：加热合金元素组成并使其完全熔融后，通过
电磁搅拌使金属成分混合均匀，然后进行浇铸为成分均匀的铝基合金浇铸
块体。
[0011] 所述的高频真空感应炉的真空度控制在0.01Pa以下后，通入氩气当氩气气压为达到0.01MPa以上时，加热合金元素组成并使其完全熔融，熔体
温度维持在800～1200℃，通过电磁搅拌使金属成分混合均匀，然后进行浇铸。
[0012] 反复熔炼2～5次；
[0013] 所述的利用快速运动的气体冲击的方式，将所述的熔融金属或合金液体破碎成金属液滴的步骤，包括有：
[0014] (1)将成分均匀的铝基合金浇铸块体装入气相雾化
熔化炉的
坩埚内，关闭
炉盖；
[0015] (2)将气相雾化熔化炉抽真空至0.01Pa以下，向
炉膛内充入氩气至0.06MPa左右，再次将炉膛抽真空至0.01MPa以下；
[0016] (3)向炉膛内充入氩气至0.1～1MPa，加热气相
雾化器的熔化坩埚来熔化铝基合金块体，加热导流坩埚，熔体温度维持在800～1200℃，熔体
过热度保持在100～400℃，并且保温30～60min；
[0017] (4)将熔融铝基合金液体导入导流坩埚内，使其沿导流坩埚的导
流管流出，流量控制在2～15kg/min；
[0018] (5)过热熔融铝基合金液体通过氩气进行雾化，打开氩气
阀门，调整氩气的气压与流量，在氩气气压为1～10MPa、流量为20～2000L/min下进行雾化。
[0019] 所述的将该金属液滴冷凝成为固体粉末的步骤，包括有：
[0020] 将所述的雾化的铝基合金粉体冷却后，取下粉体收集器进行筛分。
[0021] 所述的熔融合金过热度为100～400℃，熔融合金流量120～900kg/hour，氩气流速为1.2～120m3/hour；所述氩气纯度大于99.9wt.％；所述雾化采用的
喷嘴为自由降落式环孔喷嘴。
[0022] 制备出的固体粉末粒度分布为5～100微米。
[0023] 铝基合金粉体材料包括但不限于Al-ETM-LTM-TE类和Al-MR-TM-TE类的铝基合金系列。
[0024] 本发明具有以下有益效果：
[0025] 本发明采用气雾化方法制备的包括但不局限于Al-ETM-LTM-TE类和Al-MR-TM-TE类非晶态铝基合金粉体材料,其非晶化程度高、化学成分均匀、形状规则、颗粒度细小、颗粒分布区间小、含
氧量低、成粉率高和良好的
密度与流动性特征，是利用
粉末冶金等技术制备大块非晶态铝基合金材料与利用
冷喷涂技术制备非晶态铝基合金防护
镀层的优选粉体材料，具有强度高、韧性好和耐
腐蚀性强的抗机械承载与环境腐蚀的优良属性。
附图说明
[0026] 通过阅读参照以下附图对非限制性
实施例所做的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更明显：
[0027] 图1为本发明提供的非晶态铝基合金Al88Ce8Ni4粉体的扫描电镜形貌图
[0028] 图2为本发明提供的非晶态铝基合金Al88Ce8Ni4粉体的XRD衍射图；
[0029] 图3为本发明提供的非晶态铝基合金Al88Ce8Ni4粉体的粒度分布曲线。
[0030] 图4为本发明提供的非晶态铝基合金Al91Fe7Cr2粉体的扫描电镜形貌图；
[0031] 图5为本发明提供的非晶态铝基合金Al91Fe7Cr2粉体的XRD衍射图
[0032] 图6为本发明提供的非晶态铝基合金Al91Fe7Cr2粉体的颗粒度分布曲线。
具体实施方式
[0033] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整、优化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0034] 本发明的实施例采用纯金属块体Al 85～94at.％，ETM 0～8at.％，LTM 0～8at.％，TE 0～1at.％为原料，制备出多种成分的Al-ETM-LTM-TE系多元铝基非晶合金；其中，所述的ETM为Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta或W，LTM为Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn，TE为微量元素，如B、Si、Ga、Ge、As、Se、Sb或Te等。亦采用纯金属块体Al 85-92at.％，MR 4-9at.％，TM 3-
12at.％，TE 0-1at.％，制备出多种成分的Al-MR-TM-TE系多元铝基非晶合金；其中，所述MR为稀土元素或混合稀土，如La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Y等；TM为过渡金属元素，如Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta或W等；TE为微量元素，如B、Si、Ga、Ge、As、Se、Sb或Te等。本发明采用的原料均为市售的高纯块状金属，按照质量分数其纯度分别为Al≥99.99％、ETM≥99.99％、LTM≥99.99％、TE≥99.99％。
[0035] 本发明采用气相雾化的方式制备化学成分均匀、形状规则、颗粒度好的铝基合金粉体材料。铝基合金在高温下熔化为液态后,沿导流管连续流出,并在高速喷射的惰性气体的作用下被雾
化成细小的金属液滴,并快速冷却,形成固体颗粒。本发明中所采用的
雾化喷嘴为自由降落式环孔喷嘴,雾化介质为纯氩气(纯度>99.9wt.％),雾化温度为800到1200℃,雾化介质在气压为1～10MPa、流量为20～2000L/min的氩气
流体冲击下进行雾化。
[0036] 实施例一：
[0037] 本实施例涉及一种Al88Ce8Ni4非晶态合金粉体的气相雾化制备方法。
[0038] (1)将铝基合金Al88Ce8Ni4按照单质元素质量分数Al 63.65wt.％,Ce 30.06wt.％,Ni 6.29wt.％进行配置，把配置的高纯Al、Ce和Ni金属块，放入高频真空感应炉加以熔炼。在感应炉真空度0.01Pa以下，通入氩气使其气压达到0.01MPa以上后，加热金属块体使其完全熔融，熔体温度维持在1000℃，通过电磁搅拌使金属成分混合均匀；
[0039] (2)为充分保证浇铸的铝基合金成分混合均匀，反复熔炼2～5次，然后进行浇铸；
[0040] (3)将浇铸的铝基合金Al88Ce8Ni4块体装入气相雾化熔化坩埚内，关闭炉盖；
[0041] (4)将气相雾化炉抽真空至0.01Pa，向炉膛内充入氩气至0.06MPa，再次将雾化炉抽真空至0.01MPa；
[0042] (5)向雾化炉充入氩气至0.6MPa，加热气相雾化器的熔化坩埚至1000℃熔化铝基合金Al88Ce8Ni4块体；加热导流坩埚，熔体温度维持在1200℃，熔体过热度保持在200℃，并且保温30min；
[0043] (6)将熔融铝基合金Al88Ce8Ni4液体导入导流坩埚内，使其从导流坩埚的导流管流出，Al88Ce8Ni4液体的流量控制在8～15kg/min；
[0044] (7)过热个熔融铝基合金Al88Ce8Ni4液体通过氩气进行雾化。打开氩气阀门，调整氩气的气压与流量，在氩气气压为3MPa、流量为100L/min下进行雾化；
[0045] (8)雾化的铝基合金Al88Ce8Ni4粉体冷却后，取下粉体收集器进行筛分。
[0046] 图1、图2和图3是该气相雾化技术所制备得到的铝基合金Al88Ce8Ni4粉体的扫描电镜形貌图、XRD衍射图和颗粒分布图。由图1和图3可知所述气相雾化制备得到的Al88Ce8Ni4粉体其颗粒度在5～100微米之间，平均颗粒度为32微米；由图2可知所制备的Al88Ce8Ni4粉体除绝大部分为非晶态组织外，有微量的晶化组织。
[0047] 实施例二：
[0048] 本实施例涉及一种Al91Fe7Cr2非晶态合金粉体的气相雾化制备方法。
[0049] 按照合金成分Al91Fe7Cr2的金属单质质量百分比Al 82.83wt.％，Fe 13.19wt.％，Cr 3.98wt.％，称取原料，并依据合金熔炼烧损经验加入其组元合金保证名义合金配比。然后按照实施例1的方法和步骤制备得到成分为Al91Fe7Cr2粉体。图4、图5和图6是该气相雾化技术所制备得到的铝基合金Al91Fe7Cr2粉体的扫描电镜形貌图、XRD衍射图和颗粒分布图。由图4和图6可知所述气相雾化制备得到的Al91Fe7Cr2粉体其颗粒度在5～100微米之间，平均颗粒度为52微米；由图5可知所制备的Al88Ce8Ni4粉体除绝大部分为非晶态组织外，有微量的晶化组织。
[0050] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种
变形和改进，均应落入本发明
权利要求书确定的保护范围内。
