本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種FeAl金屬間多孔材料支撐體及其制備方法。
背景技術(shù)：
金屬間化合物是一種介于陶瓷與金屬材料之間的新型材料，具有耐高溫、可加工性等，一些惰性金屬制成的金屬間化合物更是具有耐酸堿的優(yōu)異性能，更為獨(dú)特是其孔隙結(jié)構(gòu)，根據(jù)制備方法的不同以及制備金屬原子的種類不同，其孔隙直徑可在微米級別，所以其可以用于高溫過濾，甚至作為分子選擇性過濾原材料。
金屬間化合物的制備方法一般采用反應(yīng)合成法，在金屬粉末燒結(jié)過程中，利用元素原子數(shù)量及大小的不同，元素偏擴(kuò)散形成Kirkendall效應(yīng)，在材料中產(chǎn)生一定量的Frenkel孔隙，此類方法制備的孔隙率較低，孔徑較小，對于需要高孔隙率、孔隙較大的支撐體材料來說，在滿足支撐體負(fù)載活性物質(zhì)以后，很難保證其孔隙率及孔徑大小符合要求。
相關(guān)技術(shù)中，為了制備高孔隙率的金屬間化合物材料，一般采用造孔劑進(jìn)行造孔，提高孔隙率及孔徑大小。中國專利CN201010595732“一種制備泡沫TiAl金屬間化合物的方法”中，采用低溫、中溫、高溫造孔的方法制備出孔隙率高達(dá)80％的孔隙材料，但是，其采用的主要元素為Ti，價(jià)格昂貴，且其制備的孔隙材料為泡沫狀，不能滿足支撐體材料具有良好的抗壓性能和抗震性能，其應(yīng)用受到限制。
因此，有必要提供一種新的工藝解決上述技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)問題，提供一種FeAl金屬間多孔材料支撐體的制備方法，制備得到的FeAl金屬間多孔材料支撐體具有抗壓強(qiáng)度高、孔隙率大、且孔徑大的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：
一種FeAl金屬間多孔材料支撐體的制備方法，包括如下步驟：
步驟S1：取粒徑為10-50μm的Fe粉、粒徑為10-50μm的Al粉，粒徑為0.1-0.5μm的Si粉，并按質(zhì)量百分比Fe粉：Al粉：Si粉＝(30～40)：(50～65)：(5～15)混合；
步驟S2：加入占總重量5-10％的中溫造孔劑和占總重量5-10％的高溫造孔劑，并混合均勻；其中總重量為Fe粉、Al粉、Si粉、中溫造孔劑和高溫造孔劑的質(zhì)量和；
步驟S3：將混合物料置于成型模具中壓制成型，得到載體坯料；
步驟S4：將成型后的所述載體坯料在真空狀態(tài)下依次進(jìn)行低溫、中溫、高溫階段焙燒保溫工藝：從常溫到105℃，升溫速度5℃/min，并在105℃保溫30～60min；從105℃到500℃，升溫速度5～10℃/min，保溫溫度500℃下60～120min；從500℃到1000℃，升溫速度2～5℃/min，在1000℃保溫60～120min，形成FeAl金屬間多孔材料支撐體。
優(yōu)選的，所述步驟S4中，真空度為1.0×10-2Pa-1.0×10-1Pa。
優(yōu)選的，所述步驟S2中，所述中溫造孔劑為PEG200、PEG400、AEO-3、甘油中的一種或兩種。
優(yōu)選的，所述高溫造孔劑為納米碳酸鈣粉末，其粒徑為50-100nm。
優(yōu)選的，所述步驟S3中，壓制壓力為100MPa～200MPa。
本發(fā)明還提供一種FeAl金屬間多孔材料支撐體，由所述FeAl金屬間多孔材料支撐體的制備方法制備得到。
優(yōu)選的，所述FeAl金屬間多孔材料支撐體的孔隙率為60-80％，孔徑為50-100μm。
優(yōu)選的，所述FeAl金屬間多孔材料支撐體在常溫下的抗壓強(qiáng)度大于18Mpa，在300℃的抗壓強(qiáng)度大于10MPa，在500℃的抗壓強(qiáng)度大于4MPa。
與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明提供的FeAl金屬間多孔材料支撐體及其制備方法，具有如下有益效果：
一、本發(fā)明以Fe、Al為主要原料，并加入中、高溫不同分解溫度的造孔劑，通過調(diào)整各原料成分件的配比以及加工工藝中的參數(shù)，使制備得到的FeAl金屬間多孔材料支撐體既具有良好的抗壓強(qiáng)度和耐沖刷性能，表現(xiàn)為在常溫下的抗壓強(qiáng)度大于18Mpa，在300℃的抗壓強(qiáng)度大于10MPa，在500℃的抗壓強(qiáng)度大于4MPa，同時(shí)還具有較大的孔隙率，其表現(xiàn)為孔隙率為60-80％，孔徑為50-100μm，因其比表面積大，從而可提高催化劑的性能。
二、本發(fā)明以Fe、Al為主要原料，原料來源廣泛，價(jià)格低，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)成本低廉。
三、本發(fā)明制備得到的FeAl金屬間多孔材料支撐體具有耐高溫的特點(diǎn)，可達(dá)600℃，能耐酸堿腐蝕，使用壽命長。
【具體實(shí)施方式】
下面將通過具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例一
一種FeAl金屬間多孔材料支撐體的制備方法，包括如下步驟：
步驟S1：取粒徑為10-50μm的Fe粉、粒徑為10-50μm的Al粉，粒徑為0.1-0.5μm的Si粉，并按質(zhì)量百分比計(jì)算，加入Fe粉30％、Al粉65％、Si粉5％，并混合均勻；
步驟S2：加入占總重量5％的中溫造孔劑和占總重量8％的高溫造孔劑，并在超聲波環(huán)境下攪拌均勻；其中總重量為Fe粉、Al粉、Si粉、中溫造孔劑和高溫造孔劑的質(zhì)量和；
具體的，中溫造孔劑為PEG200、PEG400、AEO-3、甘油中的一種或兩種，用于高溫造孔劑為納米碳酸鈣粉末，其粒徑為50-100nm。
步驟S3：將混合物料置于成型模具中壓制成型，壓制壓力為100MPa；
步驟S4：將壓制成型后的坯料在真空狀態(tài)下依次進(jìn)行低溫、中溫、高溫階段焙燒保溫工藝，形成所述FeAl金屬間多孔材料支撐體；
具體的，真空度為1.0×10-2Pa；
所述階段焙燒保溫工藝步驟為：從常溫到105℃，升溫速度5℃/min，并在105℃保溫30min；從105℃到500℃，升溫速度8℃/min，保溫溫度500℃下120min；從500℃到1000℃，升溫速度2℃/min，在1000℃保溫100min。
經(jīng)檢測，所述FeAl金屬間多孔材料支撐體的孔隙率為65％，孔徑為50-100μm；將所述FeAl金屬間多孔材料支撐體在不同溫度條件下進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試，測試結(jié)果為：在常溫下的抗壓強(qiáng)度達(dá)18Mpa，在300℃的抗壓強(qiáng)度達(dá)10MPa，在500℃的抗壓強(qiáng)度達(dá)4MPa。
實(shí)施例二
一種FeAl金屬間多孔材料支撐體的制備方法，包括如下步驟：
步驟S1：取粒徑為10-50μm的Fe粉、粒徑為10-50μm的Al粉，粒徑為0.1-0.5μm的Si粉，并按質(zhì)量百分比計(jì)算，加入Fe粉40％、Al粉50％、Si粉10％，并混合均勻；
步驟S2：加入占總重量8％的中溫造孔劑和占總重量10％的高溫造孔劑，并在超聲波環(huán)境下攪拌均勻；其中總重量為Fe粉、Al粉、Si粉、中溫造孔劑和高溫造孔劑的質(zhì)量和；
具體的，中溫造孔劑為PEG200、PEG400、AEO-3、甘油中的一種或兩種，用于高溫造孔劑為納米碳酸鈣粉末，其粒徑為50-100nm。
步驟S3：將混合物料置于成型模具中壓制成型，壓制壓力為200MPa；
步驟S4：將壓制成型后的坯料在真空狀態(tài)下依次進(jìn)行低溫、中溫、高溫階段焙燒保溫工藝，形成所述FeAl金屬間多孔材料支撐體；
具體的，真空度為1.0×10-1Pa；
所述階段焙燒保溫工藝步驟為：從常溫到105℃，升溫速度5℃/min，并在105℃保溫60min；從105℃到500℃，升溫速度5℃/min，保溫溫度500℃下60min；從500℃到1000℃，升溫速度3℃/min，在1000℃保溫80min。
經(jīng)檢測，所述FeAl金屬間多孔材料支撐體的孔隙率為78％，孔徑為50-100μm；將所述FeAl金屬間多孔材料支撐體在不同溫度條件下進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試，測試結(jié)果為：在常溫下的抗壓強(qiáng)度達(dá)19.8Mpa，在300℃的抗壓強(qiáng)度達(dá)12MPa，在500℃的抗壓強(qiáng)度達(dá)4.7MPa。
實(shí)施例三
一種FeAl金屬間多孔材料支撐體的制備方法，包括如下步驟：
步驟S1：取粒徑為10-50μm的Fe粉、粒徑為10-50μm的Al粉，粒徑為0.1-0.5μm的Si粉，并按質(zhì)量百分比計(jì)算，加入Fe粉35％、Al粉60％、Si粉5％，并混合均勻；
步驟S2：加入占總重量5％的中溫造孔劑和占總重量5％的高溫造孔劑，并在超聲波環(huán)境下攪拌均勻；其中總重量為Fe粉、Al粉、Si粉、中溫造孔劑和高溫造孔劑的質(zhì)量和；
具體的，中溫造孔劑為PEG200、PEG400、AEO-3、甘油中的一種或兩種，用于高溫造孔劑為納米碳酸鈣粉末，其粒徑為50-100nm。
步驟S3：將混合物料置于成型模具中壓制成型，壓制壓力為200MPa；
步驟S4：將壓制成型后的坯料在真空狀態(tài)下依次進(jìn)行低溫、中溫、高溫階段焙燒保溫工藝，形成所述FeAl金屬間多孔材料支撐體；
具體的，真空度為1.0×10-1Pa；
所述階段焙燒保溫工藝步驟為：從常溫到105℃，升溫速度5℃/min，并在105℃保溫40min；從105℃到500℃，升溫速度10℃/min，保溫溫度500℃下100min；從500℃到1000℃，升溫速度5℃/min，在1000℃保溫120min。
經(jīng)檢測，所述FeAl金屬間多孔材料支撐體的孔隙率為76％，孔徑為50-100μm；將所述FeAl金屬間多孔材料支撐體在不同溫度條件下進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試，測試結(jié)果為：在常溫下的抗壓強(qiáng)度達(dá)18Mpa，在300℃的抗壓強(qiáng)度達(dá)11MPa，在500℃的抗壓強(qiáng)度達(dá)4MPa。
實(shí)施例四
一種FeAl金屬間多孔材料支撐體的制備方法，包括如下步驟：
步驟S1：取粒徑為10-50μm的Fe粉、粒徑為10-50μm的Al粉，粒徑為0.1-0.5μm的Si粉，并按質(zhì)量百分比計(jì)算，加入Fe粉30％、Al粉55％、Si粉15％，并混合均勻；
步驟S2：加入占總重量10％的中溫造孔劑和占總重量6％的高溫造孔劑，并在超聲波環(huán)境下攪拌均勻；其中總重量為Fe粉、Al粉、Si粉、中溫造孔劑和高溫造孔劑的質(zhì)量和；
具體的，中溫造孔劑為PEG200、PEG400、AEO-3、甘油中的一種或兩種，用于高溫造孔劑為納米碳酸鈣粉末，其粒徑為50-100nm。
步驟S3：將混合物料置于成型模具中壓制成型，壓制壓力為100MPa；
步驟S4：將壓制成型后的坯料在真空狀態(tài)下依次進(jìn)行低溫、中溫、高溫階段焙燒保溫工藝，形成所述FeAl金屬間多孔材料支撐體；
具體的，真空度為1.0×10-1Pa；
所述階段焙燒保溫工藝步驟為：從常溫到105℃，升溫速度5℃/min，并在105℃保溫50min；從105℃到500℃，升溫速度7℃/min，保溫溫度500℃下80min；從500℃到1000℃，升溫速度4℃/min，在1000℃保溫60min。
經(jīng)檢測，所述FeAl金屬間多孔材料支撐體的孔隙率為72％，孔徑為50-100μm；將所述FeAl金屬間多孔材料支撐體在不同溫度條件下進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試，測試結(jié)果為：在常溫下的抗壓強(qiáng)度達(dá)19Mpa，在300℃的抗壓強(qiáng)度達(dá)11.5MPa，在500℃的抗壓強(qiáng)度達(dá)4.7MPa。
實(shí)施例五
一種FeAl金屬間多孔材料支撐體的制備方法，包括如下步驟：
步驟S1：取粒徑為10-50μm的Fe粉、粒徑為10-50μm的Al粉，粒徑為0.1-0.5μm的Si粉，并按質(zhì)量百分比計(jì)算，加入Fe粉36％、Al粉57％、Si粉7％，并混合均勻；
步驟S2：加入占總重量8％的中溫造孔劑和占總重量8％的高溫造孔劑，并在超聲波環(huán)境下攪拌均勻；其中總重量為Fe粉、Al粉、Si粉、中溫造孔劑和高溫造孔劑的質(zhì)量和；
具體的，中溫造孔劑為PEG200、PEG400、AEO-3、甘油中的一種或兩種，用于高溫造孔劑為納米碳酸鈣粉末，其粒徑為50-100nm。
步驟S3：將混合物料置于成型模具中壓制成型，壓制壓力為150MPa；
步驟S4：將壓制成型后的坯料在真空狀態(tài)下依次進(jìn)行低溫、中溫、高溫階段焙燒保溫工藝，形成所述FeAl金屬間多孔材料支撐體；
具體的，真空度為1.0×10-1Pa；
所述階段焙燒保溫工藝步驟為：從常溫到105℃，升溫速度5℃/min，并在105℃保溫50min；從105℃到500℃，升溫速度6℃/min，保溫溫度500℃下110min；從500℃到1000℃，升溫速度3℃/min，在1000℃保溫90min。
經(jīng)檢測，所述FeAl金屬間多孔材料支撐體的孔隙率為80％，孔徑為50-100μm；將所述FeAl金屬間多孔材料支撐體在不同溫度條件下進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試，測試結(jié)果為：在常溫下的抗壓強(qiáng)度達(dá)20Mpa，在300℃的抗壓強(qiáng)度達(dá)12MPa，在500℃的抗壓強(qiáng)度達(dá)5MPa。
與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明提供的FeAl金屬間多孔材料支撐體及其制備方法，具有如下有益效果：
一、本發(fā)明以Fe、Al為主要原料，并加入中、高溫不同分解溫度的造孔劑，通過調(diào)整各原料成分件的配比以及加工工藝中的參數(shù)，使制備得到的FeAl金屬間多孔材料支撐體既具有良好的抗壓強(qiáng)度和耐沖刷性能，表現(xiàn)為在常溫下的抗壓強(qiáng)度大于18Mpa，在300℃的抗壓強(qiáng)度大于10MPa，在500℃的抗壓強(qiáng)度大于4MPa，同時(shí)還具有較大的孔隙率，其表現(xiàn)為孔隙率為60-80％，孔徑為50-100μm，因其比表面積大，從而可提高催化劑的性能。
二、本發(fā)明以Fe、Al為主要原料，原料來源廣泛，價(jià)格低，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)成本低廉。
三、本發(fā)明制備得到的FeAl金屬間多孔材料支撐體具有耐高溫的特點(diǎn)，可達(dá)600℃，能耐酸堿腐蝕，使用壽命長。
以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，在此應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出改進(jìn)，但這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。