镍铝合金粉的制备

概述^[1]

镍铝合金粉具有良好的高温特性，因此它可望成为新型高温结构材料的竞争者。人们通常用机械合金、真空冶炼等方法来制备镍铝合金粉,但费时长、工艺难掌握,另外由于此合金的常温脆性,要用它加工成复杂的零件也比较困难。

制备^[2]

方法一：

块状纳米晶镍铝合金粉的制备方法按以下步骤进行：一、按镍与铝的原子比1:1称取镍粉和铝粉并混合均匀得到混合粉末，再按混合粉末体积的3%～5%量取无水乙醇；二、将经步骤一制备的混合粉末和经步骤一量取的无水乙醇加入到搅拌式高能球磨机中，再通入氩气保护，在温度为10℃～40℃、转速为280转/分～320转/分的条件下球磨20h～24h，得到镍铝合金粉末；三、将经步骤二制备的镍铝合金粉末装入石墨模具中，再将石墨模具装入脉冲电流烧结炉中，先将脉冲电流烧结炉抽真空至1.0×10-2Pa～1.5×10-2Pa，通电，以450W～550W的功率预热25min～35min；四、通入电流强度为13A/mm2～15A/mm2、占空比为0.75的脉冲电流进行烧结，在通入脉冲电流的同时对粉体进行加压，压力逐渐增加，使压力与烧结温度同时达到值，压力的值为45MPa~55MPa，烧结温度的值为1000℃~1200℃，在压力和最高温度的条件下保持4min～6min，然后随炉冷却至室温，得到块状纳米晶镍铝合金粉。

本实施方式先将镍粉和铝粉高能球磨，得到完全合金化且晶粒细化的镍铝合金粉末，然后再将粉末在逐渐加压的同时逐渐升温烧结，（升温和加压同步，可以保证升温过程中，粉末中吸附的气体的排出，提高致密度，避免因为一开始压力过大，导致气体排出的通道被堵死，最后气体形成空洞。同时，由于烧结过程中粉的体积收缩，逐步加压可以保证上下压头和粉末始终接触，保证了放电的进行。

本实施方式的方法制备的块状纳米晶镍铝合金粉的致密度≥99.7%，块体材料的厚度≥10mm，该方法能耗小，仅为热压烧结法的10%~20%，使生产效率提高生产成本降低、不需要复杂的设备且工艺简单。该方法制备的块状纳米晶镍铝合金粉具有致密度高、组织均匀的特点，其在室温时，应变量高达17%，压缩强度高达2400MPa，在300℃以上，材料不再碎裂，呈均匀的塑性变形，在900℃时，压缩强度高达400MPa，1200℃时，其压缩强度高达150MPa。

方法二：

（1）将镍铝原料按质量比9.5:0.5加入到高温蒸发器内，检查反应系统的气密性合格后，对反应系统进行抽真空，然后开启设置于高温蒸发器底部的氮气阀，对反应系统充入氮气，使反应系统内的气氛为惰性并且反应系统内部压力为125kPa。

（2）开启等离子枪，氮气压力为0.45MPa，对镍原料和铝原料进行加热至沸腾状态形成镍蒸气和铝蒸气，在蒸发的同时加入镍原料和铝原料，镍原料的加入速度为900g/h，铝原料的加入速度为100g/h。

（3）调节高温蒸发器底部的氮气的气流量至100m3/h，使蒸发出的镍蒸气和铝蒸气随氮气气流输送到与高温蒸发器连通的粒子控制器，在粒子控制器中镍蒸气和铝蒸气经碰撞、融合、固化形成镍铝合金粉颗粒。

（4）粒子控制器内的氮气气流将镍铝合金粉颗粒输送到收集器内，使镍铝合金颗粒在收集器内的气固分离器外壁附着，然后开启气流末端设置于气固分离器内部的氮气阀，使气固分离器外壁的镍铝合金粉颗粒被集中到收集器底部的收料斗中。

对实施例1中的镍铝合金粉进行含量测试，其中，镍的质量占比为90.29%、铝占8.02%，氧含量为0.69%，通过电镜扫面仪对实施例1中的镍铝合金粉进行粒径测试，结果如表1所示：

从表1中可以看出，通过本例可以制备出粒径集中在1.69微米的粒子，其他粒径粒子的含量很低，能够满足设计和生产的要求。

主要参考资料

[1] 白富栋, 柴宗霞, & 李廷举. (2008). 高能球磨制备镍铝合金粉的工艺研究. 中国粉体工业(5), 5-9.

[2] 曾英伦. (1958). 触媒用镍铝合金粉的制备. 化工学报, 9(2), 126-127.

[3] 白锐, 赵会吉, 刘晨光, BaiRui, ZHAOHuiji, & LiuChenguang. (2005). 新型固定床raneyni催化剂的制备、表征及苯加氢活性评价. 化工学报, 56(5), 847-851.