NiAl—Fe新型复合材料的制备与研究

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成 分 的均匀化 。反应 物 熔 化 和 合并 发 生 在 反 应 区 ， 成 分均 匀化发 生在 后燃 烧 区。最终 在熔 合液 内液 液
界 面上 反应结 晶出 Ｎ Ａ 【 ，］ ｉ Ｉ４５。 １１
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熔 铸 法是 利 用 高放 热 量 的 Ｓ Ｓ反 应 混 合 物 在 Ｈ 燃烧 合成 时产 生高 温 超 过 产物 熔 点 的 熔 体 ， 并采 用 冶金 工 艺处理 熔 体 ， 而 获 得相 应 性 能 的材 料 。熔 从
度、 冷却速度及温度梯度 ， 使增强相颗粒 均匀分
布 ， 不是偏 聚在 晶界 上 。 而
熔炼高温合金和金属间化合物最有前途的技术 。
Ｎ，ｌ Ｆ， ｌ 化 合 物 均 采 用 大 气 感 应 工 艺 ｉ 和 ｅＡ 基 Ａ 进行 熔炼 ， （ ｒ 、 （ ｒ 和硼 （ 等 元 素 的还 原 铬 Ｃ ） 锆 Ｚ） Ｂ） 程度 可达 １ｏ ， （ Ｉ元 素 的 达 到 ９ ％ 。且 因其 ０％ 铝 Ａ ） ５ 中铝 含 量 高 ， 在 熔 融 金 属 表 面快 速 形 成 连 续 的 易 Ａ ， 阻止了空 气 中氧和 氮进 入熔 融金 属 的 １ 膜 从而 ０ 机会 ， 因此这 两种化合物 中 ｔ Ｎ＋ 小于 ４× ０ ｔ Ｊ （ Ｏ） １ ～。 由于在 Ｎ ｌ 金 工 业 生 产熔 炼 过 程 中 ， 了 ｉ 合 Ａ 为 取化 学分 析样 品 ， １ 被 频 繁破 坏 ， 的熔 融 金 Ａ： 膜 Ｏ 新 属也 就频 频暴 露 出来 再 次 被 氧 化 。因 此 ， 有人 建 议 Ｎ ｌ 金熔 炼 最 好 还 是 在 氩 气 保 护 下 进 行 ， 样 ｉ 合 Ａ 这 可减 少熔 融金 属氧化 的可 能性 。 由于坩 埚 或加 入 的炉料 中含有 水 蒸 气 ， 与水 铝 蒸气 反应 生成 氢 。与 Ｎ， ｌ 金相 比 ，ｅＡ 合金 在 ｉ 合 Ａ Ｆ １
１ 概 述
随着 现代 工 业 的 高速 发展 ， 石油 和化 工 生 产装 置朝着 高参 数 、 型化及 长周 期方 向发展 ， 大 由此对设 备 使用 材料 提 出了越来 越高 的要求 ， 生产 的角度 ， 从 希望结 构材 料 具 有 更 好 的 高 温 （ 温 ） 能 和耐 腐 低 性 蚀性 ， 因此 ， 究开 发 比常规 金属材 料 高温性 能和耐 研
料 的方法 。
２ Ｎ ｌ ｅ复合材料的制备方法 —Ｆ
２ １ 大气 感应熔 炼工 艺 ． 大气感 应熔 炼 由于工 艺简单 、 成本 最低 ， 因而特
反应熔 铸技 术 的具 体 实 施 方 法有Байду номын сангаас多种
， 如
别适合应用于许多性能及表面质量要求不是很高的
场合 。 国 内东南 大学 也采 用这一 工艺 成功 地制备 出 ３０ｋ ０ ｇ以上 的 Ｆ ｌ ｅＡ 合金 铸锭 。冶金 部 钢铁 研究 总 院采 用非 真空 中频 繁感 应 重 熔 Ｎ ｌ 合 金 Ｍ 一 ｉ 母 Ａ Ｘ ２ ６ 其铸件 成功 地用在 线材 轧机 的导卫 板上 。美 国 ４， Ｉｄ ｃ ｔｅｍ 公 司 与 Ａａａ ａ大学 发 展 了一 种 感 应 ｎｕｔｈｒ ｏ ｌ ｍ ｂ 熔炼 新技 术 。它主要 利用 感应线 圈产 生 的磁力 使熔
染及氧化 ， 改善 了与基体的结合， 并且能形成颗粒细 微的颗粒增强相 ， 基体与增强相分布均匀 ， 从而提高
金 属基复 合材 料 的性 能 ， 且 工 艺 简单 ， 并 成本 较 低 。 反 应熔铸 法 主 要 有 气一 液 法 、 液一 液 法 及 固一 液 法 等 。液一 液 法是指将 两 种或 两种 以上 的金属溶 液 注 入 到一起 ， 属溶 液 中 所含 的特 定 元 素相 互 反 应 生 金 成 增强 相 ， 而得 到 颗 粒增 强 或 改 进 金属 基 复 合 材 从
等 特 点 ， 设 备 和 管 道 普 遍 存 在 不 同 程 度 的 腐 其
蚀…。从腐蚀介质看 ， 主要有 ： 生产过程 中接触 ①
的酸性 物 质 ， 盐 酸 、 酸 、 酸 、 化氢 与 氢 氟酸 、 如 硫 硝 氟
６ 结束 语
水 吸 收法 处 理含 氟尾 气 ， 产生 大量 的含 氟废 会 水 ， 了减少 生产 成本 ， 为 多数 企业采 用大 量水 稀释含
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反应熔铸技术是常规熔铸技术与 自 蔓延高温合 成（ Ｈ ） Ｓ Ｓ 反应 的结合 ， 在铸造过程 中利用了放热反
应 同时合 成增 强 相 。与传 统 方 法 比 ， 由于 增 强相 是 在制 备过 程 中与金 属 液 内原 位生 成 ， 免 了表 面 污 避
图 １ Ｎ Ａ— Ｆ ｉ ｌ ｅ复合材料 的衍射谱
Ｎ Ａ— Ｆ ｉｌ ｅ复合 材料 ， 并对 其结构 和性 能进 行研究 。
３ １ Ｎ认ｌ ｅ 合材 料的 组织 结构分 析 ． —Ｆ 复
ＮＡ～ Ｆ ｉ１ ｅ复合材 料 的衍射谱 见 图 １ 。
入氢 后 ， 在凝 固过程 中析 出来 ， 导致铸 件粗 大 、 疏松 。 这种 现象 可采 用加 入 铁 和铝 的干 料 ， 可 采用 在 氩 也 气或 真 空下进 行感应 熔炼 来而 减轻 氢 的吸收 。 ２２ 反应 熔铸 技术 ．
士， 从事化工 、 环保行业 的项 目设计工作。
有 真正 清除 ， 只是 从 空 气 污染 转 变 成 水 污染 。而采 用 干法处 理 工艺 的净 化 尾 气达 标 排 放 ， 产 生 的少 仅 量 固体灰 尘也 被安 全 填 埋 ， 免 了氟化 物 进 入环 境 避
造成 污染 ， 根本 上达 到环保 的 目的 。 从
氟废水 后直 接达标 排 放 ， 化 物 对 环境 的危 害并 没 氟
ｎｌ ｉ ， ｃ ） ｏ ｇ ｓＩ ． 采用 干法处理萃取磷 酸生产装 置 的 ｏｅ ｎ
尾气 ， 得 了 良好 效 果 ， 取 目前 摩 洛 哥 Ｃ ｅｉｅ ｈｒ ｎ磷 酸 ｉ ｆ 盐集 团 （ Ｃ ） 采用 干法处 理萃 取磷 酸生 产装 置 的 Ｏ Ｐ也
研 制具 有 良好高 温性 能和腐 蚀性 能 的金 属 问化合 物 复合材 料无 疑具 有积极 的 意义和 重要 的价值 。 近年 来 ， 国际上 集 中研 究 和 开发 了铝 化物 及 硅 化物金 属 间 化合 物 ， 已取 得 了很 大 发 展 ＿ ， 有 的 ２ 现 ］ 研 究状 况表 明 ，在铝 化 物金 属 间化合 物 中 Ｂ 结 构
袋 式 除尘 器是 技 术 成熟 的设 备 ， 用 于 萃取 磷 但 酸 生产装 置尾 气除 氟 的工 艺则 是新 技术 。美 国密歇
根 州 的美 国化 学技术 公 司 （ ｍ ｒ ａ ｈ ｍ ｃｌ ｅｈ Ａ ｅ ｃｎＣ ｅ ｉ ｃ 一 ｉ ａＴ
（ 收稿 １ ：０ ２— ４—１ ） ３期 ２ １ ０ ３
２ １ 第 ３期 ０ ２年
齐玉宏． ｉｌ ｅ ＮＡ—Ｆ 新型复合材料的制备与研究
。 ９・
的 ＮＡ— Ｆ 复 合材 料具 有熔 点 高 （ ３ Ｃ） 密 度 ｉｌ ｅ １ ８ｏ 、 ６ 低 （．６ｇｅ 、 氏模 量 高 （９Ｇ ａ 、 传 导 系 ５ ８ ／ ｒ ） 杨 ａ ２ Ｐ ） 热 数 高 （６ｋ Ｋ） 特点 ， ７ Ｗ／ 等 以及 很 优 异 的高 温 抗 氧 化 能力 ， 具有 良好 的应用 前景 。研 究 ＮＡ～ Ｆ ｉｌ ｅ复合 材 料 的 结构 、 能 和制备 技术具 有 重要 的实用 价值 。 性
尾气 。
许多萃取磷酸生产企业在采用尾气干法处理时 会有一个摸索、 适应的过程 ， 操作不好效果可能适得
其 反 。但从 目前 国外 应 用 的 成 功经 验 来 看 ， 气 干 尾 法处理 工艺仍 是 一个有 良好 前景 的环保 技 术 。
作者 简 介 ： 涛（９０一 ， ， 董 １７ ） 男 江苏苏 州人 ， 工程师 ， 化学 硕
熔 铸技 术制 备 ＮＡ～ Ｆ ｉｌ ｅ复合 材料 时 ， 反应 完成 后 对 的浇 注及凝 固过 程要 加 以控 制 ， 是 要 根据 增 强 相 就 颗粒 、 金属 溶 液 及 二 者 的界 面 性 质 ， 制 浇铸 过 冷 控
融金属悬浮起来 ， 电磁场具有高度搅拌效应 ， 其 会大
大细 化 晶粒 ， 不 再 需要 坩 埚 。这 一 技 术 被认 为是 且
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８・
硫 磷设 计 与粉 体工 程 Ｓ Ｐ＆Ｂ ＨＲ Ｌ Ｔ ＤＥ ＧＮ Ｅ ＩＧ Ｍ Ｅ Ａ Ｅ Ｎ ＩＥ ＲＮ
２ １ 第 ３期 ０ ２年
ＮＡ — Ｆ ｉ ｌ ｅ新 型 复 合 材 料 的 制 备 与 研 究
齐 玉 宏
（ 中国石油 和化 工集 团第五建 设公 司 ， 甘肃 兰 州
摘
７０６ ） ３００
要 ：ｉＪ ｅ复合材料具 有很优 良的高温抗氧化 能力和防腐 、 ＮＡ—Ｆ 耐磨性 能。以反应 熔铸技 术制备
的 ＭＡ—Ｆ ｌ ｅ复合材料 为试验对 象， 究 了不同铁含量 的复合材料 的相 组成 、 观结构和成 分， 研 微 并对 其抗 氧化性 能、 耐腐蚀性 能、 抗磨损性能进行 了对比试验 。试验 结果表 明： 用反 应熔铸技 术 可获得性 能优 采 良的 ＮＡ一Ｆ 基金属 间化合物 ， ｉ１ ｅ 具有 工程应 用前景 。 关键词 ： 复合材料 ＋ＮＡ—Ｆ ； ｉｌ ｅ 结构； 性能 ； 反应熔铸 ； 试验研 究 中图分类号 ： Ｑ ５ ． Ｔ ００ ９ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ９—１０ （０ ２ ０ ０ ０ ０ １０ ９４ ２ １ ）３— ０ ８— ６
大气 感应 熔炼 过程 中更容 易 吸收氢 。熔融 金属 中溶
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３ Ｎｉｌ ｅ复合材料 的结构与性能研究 Ａ —Ｆ
铁元素 被 认 为可 形成 塑性 的 相 ， 改 善 ＮＡ 能 ｉ１
金 属 间化 合 物 韧 性 的 重 要 元 素 ， 此 ， ｉｌ 因 ＮＡ —