一種高速壓制成形制備FeSiAl合金的方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種高速壓制成形制備FeSiAl合金的方法。其步驟為：添加粘結(jié)劑、潤滑模壁、高速壓制成形制備壓坯和氣氛保護燒結(jié)。本發(fā)明通過高速壓制成形和氣氛保護燒結(jié)制備出高密度FeSiAl合金，工藝簡單，實現(xiàn)了短流程、低成本制備高性能FeSiAl合金。制備的FeSiAl合金的致密度≥93.5%，硬度HV為510~570，抗拉強度為140~200MPa，最大磁導(dǎo)率μm為40mH/m。
【專利說明】—種高速壓制成形制備FeSiAI合金的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于粉末冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，特別屬于一種利用高速壓制成形制備FeSiAl合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，對電子器件的高頻化、高功率密度化、小型化及抗電磁干擾的要求日益提高，磁粉芯材料由于其特殊的磁性能使其在許多應(yīng)用場合具有其它軟磁材料難以比擬的優(yōu)勢，市場需求日益增加。在各類磁粉芯中，F(xiàn)eSiAl磁粉芯由于具有良好的高頻磁性能、寬恒磁導(dǎo)率及低損耗、低成本等特點，正以高增長速度迅速發(fā)展起來，在輸出電感、線路濾波器、功率因數(shù)校正器等器件中得到了廣泛的應(yīng)用。。
[0003]粉末高速壓制技術(shù)(HighVelocity Compaction,簡稱HVC)是瑞典的Hoganas AB公司在2001年基于Hydro-pulsor公司生產(chǎn)的高速壓制成形機而推介的一項新技術(shù)，高速壓制成形原理是通過應(yīng)力波在粉體中的傳播使粉末致密，從而提高產(chǎn)品密度，使得產(chǎn)品性能得以提升。由于成形原理的特殊性，高速壓制技術(shù)具有密度高且分布均勻、徑向彈性后效小容易脫模、生產(chǎn)率高、成本低等諸多優(yōu)勢，因此高速壓制技術(shù)被認(rèn)為足粉末冶金行業(yè)尋求低成本高密度材料加工技術(shù)的又一次新突破，成為近幾年的研究熱點。
[0004]目前，高速壓制技術(shù)成形Fe粉、Cu粉、Al及Al合金粉和不銹鋼粉已獲得較好效果，致密度均可達到95%。提高材料密度和均勻性是提高粉末冶金制品性能的有效措施，高速壓制能使粉末冶金材料的性能明顯改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有FeSiAl合金零件制備工藝復(fù)雜，成形率低、成本高等不足，提供一種利用粉末冶金高速壓制成形制備FeSiAl合金零件的方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種高速壓制成形制備FeSiAl合金的方法，包括步驟:添加粘結(jié)劑、潤滑模壁、高速壓制成形制備壓坯和氣氛保護燒結(jié)，其具體步驟如下:
(1)將聚乙烯醇(PVA)與水按質(zhì)量比(10): (96-90)的比例配成水溶液；
(2)在FeSiAl合金粉末中滴入聚乙烯醇的水溶液，合金粉末與聚乙烯醇的水溶液質(zhì)量比為(95、9): (5?I)，混合均勻后在4(T65°C溫度下3飛個小時烘干，篩分；
(3)用硬脂酸鋅丙酮乳濁液潤滑模腔內(nèi)壁以及凸模；
(4)將步驟2得到的添加了粘結(jié)劑的粉末填充于模腔內(nèi)，預(yù)壓排氣；
(5)采用沖擊速度為7.9?10m/s，壓制能量與裝粉量之比為1325?2120 J:20g，制備壓
坯；
(6)將壓坯置于氣氛燒結(jié)爐中，升溫速率10°C/min，在122(Tl300°C高純Ar氣氛保護中燒結(jié)，保溫2?8h，隨爐冷卻，得到所述FeSiAl合金。
[0007]進一步的，所述FeSiAl合金粉末的顆粒粒度為200目到400目。[0008]優(yōu)選的，所述的高速壓制成形制備FeSiAl合金的方法包括如下步驟:
(I)將聚乙烯醇(PVA)與水按6:94的比例配成水溶液；
(2)在FeSiAl合金粉末中滴入水溶液，合金粉末與聚乙烯醇的水溶液質(zhì)量比為99:1，混合均勻后在50°C溫度下烘干3飛個小時，篩分；
(3)用硬脂酸鋅丙酮乳濁液潤滑模腔內(nèi)壁以及凸模；
(4)將添加了粘結(jié)劑的粉末填充于模腔內(nèi)，預(yù)壓排氣；
(5)采用沖擊速度為7.9?10m/s，壓制能量與裝粉量之比為1325?2120J:20g，制備壓
坯；
(6)將壓坯置于氣氛燒結(jié)爐中，升溫速率10°C/min，在122(Tl300°C高純Ar氣氛保護中燒結(jié)，保溫2?8h，隨爐冷卻，得到所述FeSiAl合金。
[0009]FeSiAl合金脆性較大不易于壓制，傳統(tǒng)壓制方法得到的生坯密度較低，但是使用高速壓制方法壓制FeSiAl粉末時又因為其脆性高、塑性低難以壓制成形。本發(fā)明通過創(chuàng)造性的在FeSiAl粉末中加入聚乙烯醇粘結(jié)劑，解決了高速壓制過程中FeSiAl粉末成形難的問題，并且所得生坯密度較高，粘結(jié)劑在燒結(jié)時可以消除。壓制速度需高于7.9m/s才能獲得優(yōu)良的壓坯，當(dāng)壓制速度低于7.9m/s時，壓制能量較小，不能夠使加了粘結(jié)劑的FeSiAl粉末成形，會出現(xiàn)斷層、掉粉等現(xiàn)象。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
(I)所得生坯比傳統(tǒng)壓制方法壓制后生坯的密度要高。
[0011](2)本發(fā)明高速壓制制備的FeSiAl合金的燒結(jié)后致密度≥93.5%，50g載荷下HV硬度為510?570，抗拉強度為140?200 MPa，最大磁導(dǎo)率μ m為40mH/m。
[0012](3)本發(fā)明實現(xiàn)了短流程、低成本制備高密度、高性能FeSiAl合金，工藝簡單，成本低，所制備出的FeSiAl合金致密度高，性能優(yōu)良。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為實施例1在1260°C燒結(jié)的侵蝕后的金相圖片；
圖2為FeSiAl粉末形貌圖片。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合實施例進一步詳細描述本發(fā)明，但本發(fā)明實施方式不限于此。
[0015]實施例1
采用市售的FeSiAl粉末(Fe 85%, Si 9.5%，Al 5.5%)，顆粒大小為-200目。聚乙烯醇(PVA)為市售PVA。高速壓制成形制備FeSiAl合金的步驟及工藝條件如下:
將聚乙烯醇(PVA)與水按質(zhì)量比6:94的比例配成水溶液；在FeSiAl合金粉末中滴入聚乙烯醇的水溶液，粉末與水溶液質(zhì)量比為99:1，混合均勻后在50°C下:6個小時烘干，篩分；用硬脂酸鋅丙酮乳濁液潤滑模腔內(nèi)壁以及凸模；將粉末填充于模腔內(nèi)，預(yù)壓排氣；采用沖擊速度為9.4m/s，壓制能量與裝粉量之比為1855J:20g，制備壓坯；將壓坯置于氣氛燒結(jié)爐中，升溫速率10°C /min，在1260°C高純Ar氣氛保護中燒結(jié)，保溫6h，隨爐冷卻，得到所述FeSiAl合金。圖1為實施例1在1260°C燒結(jié)的侵蝕后的金相圖片。圖2為FeSiAl粉末形貌圖片。如圖1中所示，圖片中晶粒邊界比較明顯，孔隙小而多，顆粒邊界形狀與圖2相似，說明了 FeSiAl顆粒成形過程中的塑性變形程度很小。燒結(jié)后性能見表I。
[0016]表I
【權(quán)利要求】
1.一種高速壓制成形制備FeSiAl合金的方法，其特征在于，所述高速壓制成形制備FeSiAl合金的方法包括步驟:添加粘結(jié)劑、潤滑模壁、高速壓制成形制備壓坯和氣氛保護燒結(jié)，其具體步驟如下: (1)將聚乙烯醇(PVA)與水按質(zhì)量比(10): (96-90)的比例配成水溶液； (2)在FeSiAl合金粉末中滴入聚乙烯醇的水溶液，合金粉末與聚乙烯醇的水溶液質(zhì)量比為(95、9): (5?I)，混合均勻后在4(T65°C溫度下3飛個小時烘干，篩分； (3)用硬脂酸鋅丙酮乳濁液潤滑模腔內(nèi)壁以及凸模； (4)將步驟2得到的添加了粘結(jié)劑的粉末填充于模腔內(nèi)，預(yù)壓排氣； (5)采用沖擊速度為7.9?10m/s，壓制能量與裝粉量之比為1325?2120J:20g，制備壓坯； (6)將壓坯置于氣氛燒結(jié)爐中，升溫速率10°C/min，在122(Tl300°C高純Ar氣氛保護中燒結(jié)，保溫2?8h，隨爐冷卻，得到所述FeSiAl合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速壓制成形制備FeSiAl合金的方法，其特征在于:所述FeSiAl合金粉末的顆粒粒度為200目到400目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高速壓制成形制備FeSiAl合金的方法，其特征在于:所述的高速壓制成形制備FeSiAl合金的方法包括如下步驟: (1)將聚乙烯醇(PVA)與水按6:94的比例配成水溶液； (2)在FeSiAl合金粉末中滴入聚乙烯醇的水溶液，合金粉末與聚乙烯醇的水溶液質(zhì)量比為99:1，混合均勻后在50°C，烘干3飛個小時，篩分； (3)用硬脂酸鋅丙酮乳濁液潤滑模腔內(nèi)壁以及凸模； (4)將步驟2得到的添加了粘結(jié)劑的粉末填充于模腔內(nèi)，預(yù)壓排氣； (5)采用沖擊速度為7.9?10m/s，壓制能量與裝粉量之比為1325?2120 J:20g，制備壓坯； (6)將壓坯置于氣氛燒結(jié)爐中，升溫速率10°C/min，在122(Tl300°C高純Ar氣氛保護中燒結(jié)，保溫2?8h，隨爐冷卻，得到所述FeSiAl合金。
【文檔編號】C22C38/06GK103436762SQ201310356505
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】尹海清, 李賀, 曲選輝 申請人:北京科技大學(xué)