镍铝介金属化合物粉末冶金成品致密化新方法

摘要

本发明为一种全新的制程制作粉末冶金镍铝介金属化合物成品并使其致密化具有高强度，使用原料为纯镍粉与纯铝粉特点为采用二段或二段以上烧结处理，当粉末混合好压模成形后，在初期烧结时利用其他非反应性金属材料或其他吸热材料与胚料接触，用其吸收或分散镍与铝化合反应所产生的热量，藉此减低镍铝化合反应温度，防止因胚料温度提升太高使得反应性化合过刻生成过多脆易裂高镍含量的镍铝化合物(如NiAl,Ni3Al)；运用此初步烧结胚料半成品中分布均匀之低镍含量化合物(Ni2Al3)不易破裂特性，及未反应残留纯镍的强度低(柔软)延展性高特点可以施以滚轧、锻造、冲型、抽线等冷或热加工步骤，减少、压扁或消除胚料半成品中已成形之多量孔洞，而保持胚体不会碎裂、破损，且成为最终成品所要之形状，或近似之形状，再经第二段高温正常烧结使此低镍成份化合物与未反应残留纯镍再进一步反应转化为所要的Ni3Al+B或其他成份的化合物，同时将压扁的孔洞癒合。亦可将Ni3Al+B等成品再予加工及退火处理一次或多次，使密度与强度再增加。由以上步骤可获得高密度、高强度、大尺寸之片、棒、线、管或其他复杂形状镍铝介金属化合物成品。

主权项

1. 一种使镍铝介金属化合物粉末冶金成品致密化的新方法,系使用元素态纯镍粉,纯铝粉为起始原料。其步骤包含两段或两段以上的烧结处理,初期烧结温度较低,所生成之孔洞继以滚压、抽线、锻造、冲压等加工步骤予以消除,再施以高温正常烧结,成品可以再施以一次或数次加工步骤,消除高温烧结产生之孔洞,并在每次加工后施以退火处理,使密度与强度增加。2. 如申请专利范围第1项所述方法,其中为达到初期烧结后半成品可以承受高变形量加工而不破裂,必须达到高镍含量化合物相如NiAl的数量减少,而低镍含量化合物相如Ni@ss2Al@ss3的数量增加。3. 如申请专利范围第2项所述方法,为使低镍含量化合物相增加,必须分散或吸收元素态镍粉与铝粉初期烧结反应所生成的热量,使胚体在初期烧结期间温度不得高过800℃,而其中以低于700℃效果较好。4. 如申请专利范围第3项所述方法,分散或吸收元素态镍粉与铝粉反应所生成热量的装置,可利用其他不参加反应,不会释放热量的金属或其他材料接触,包覆在原始粉末混合压片后胚体之外表,或嵌埋在压片胚体内部可容许之空间中,放入炉中作初期烧结处理,一齐可吸收镍粉与铝粉反应所产生之热量,使胚料温度不致上升太高。5. 如申请专利范围第4项所述之方法,其中不会释放热量的金属或其他材料包括钢铁合金,不锈钢,铜,镍或其他合金等所制作之套筒、封袋、垫片、或压片模具等与压片胚体在初期烧结过程中保持接触。6. 如申请专利范围第4项所述方法,其中不会释放热量的金属或其他材料亦包括内部装设有冷却液流通管路之垫片,冷激件或压模上下模具等。7. 如申请专利范围第4项所述之方法,其中压片胚体内部可容许之空间包括管状物件中空部份或各式空心物件中空部份。8. 如申请专利范围第1项所述之方法,其中初期烧结 温温度范围为500℃至1000℃。9. 如申请专利范围第1项所述之方法,其中初期烧结 温温度范围为650℃50℃。10. 如申请专利范围第1项所述之方法,其中正常烧结温温度范围为1000℃至1350℃。11. 如申请专利范围第1项所述之方法,其中正常烧结温温度范围为1200℃50℃。12. 如申请专利范围第1项所述之方法,其中添加硼元素的方法包括将纯硼粉与镍粉,铝粉,混合作为起始原料或将镍硼合金粉与镍粉、铝粉混合作为作为起始原料,或以无电镀镍硼方式,在镍粉,铝粉之一或两者表面都施以无电镀处理,覆盖上镍硼镀层后作为起始原料。13.如申请专利范围第1项所述之方法,其中低镍成份的化合物指镍铝原子比率在1:1以下的诸化合物,如NiAl@ss3.Ni@ss2Al@ss3。14. 如申请专利范围第1项所述之方法,其中低镍成份的化合物指Ni@ss2Al@ss3化合物。15. 如申请专利范围第1项所述方法,其中高温正常烧结使低镍化合物与尚未@ps9,8反应纯镍转化成产物包括Ni@ss3Al+0.1%B,@ps9,8或Ni@ss3Al+0.1%B与NiAl+0.1%B二相混合物。16. 如申请专利范围第1项所述方法,其中初期烧结成高温正常烧结后,消除孔洞,将孔洞壁面压合之机械方法,滚轧、锻造、冲型、抽线等冷或热加工方法,其共同点为均可使材料截面积缩减。图示简单说明:图一:Ni@ss3Al金属化合物与316不锈钢之强度对温度变化。图二:升温过程中显微结构之变化。图三:无吸热材料之A组试片温度曲线。图四:图三试片初期烧结后X光绕射图形。图五:镍-铝二元素相图。图六:包夹在不锈钢中之B组试片温度曲线。图七:图六试片初期烧结后X光绕射图形。图八:制作流程之一。图九:制作流程之二。