活性金屬氧化物/鋁層的熱沉積和由其製備的彌散強化的鋁化物的製作方法

2023-10-24 04:02:52

專利名稱：活性金屬氧化物/鋁層的熱沉積和由其製備的彌散強化的鋁化物的製作方法
活性金屬氧化物/鋁層的熱沉積和由其製備的彌散強化的鋁化物
背景技術：
鎳鋁合金(鎳鋁化物)在高溫下是耐腐蝕的。可使用反應
合成從細單質粉末的混合物來形成這些合金。在該技術中，具有所需 組成的粉末在球磨機中混合然後壓進模具。然後加熱該壓制的粉末以 引發形成鎳鋁化物的放熱反應。所得材料比不鏽鋼更強且更輕。但是， 該材料在此工藝技術中絕不會完全熔融。這在顯微組織中留存可降低 材料總體強度的孔隙。此外，所得合金可保留反應前形式的一些顯微
組織特徵。熱噴塗方法是將熔融或半熔融材料沉積到基材上以產生塗 層，用於改變性能，用於零件上的尺寸恢復或用於製備三維形式。所 沉積的材料通常來源於粉末狀、棒狀或線狀原料並且在該原料通過燃 燒或等離子氣體的熱射流向基材加速時被加熱。在撞擊時，熔融液滴 擴展形成層片(splat )。隨著這些層片逐層地沉積在已沉積液滴的上 部形成了塗層或固體物。
發明概述對製備增強的鋁化物例如鎳鋁化物的反應合成路徑進行了 描述。儘管本文主要描述了鎳鋁化物，但也可根據本發明製備其它的 金屬間化合物。例如，可製備其它鋁化物如銅鋁化物、鈦鋁化物、鐵 鋁化物、鵠鋁化物等。該合成技術運用熱噴塗技術作為形成前體複合 材料的粉末固結方法。通過在氧的存在下熱噴塗該前體金屬和鋁使得 前體金屬在飛行中被部分氧化來製備前體或中間體材料。所得中間體 材料包含前體金屬、前體金屬的氧化物和鋁。例如，中間體材料可包 含Ni、 NiO和鋁，且NiO在在Ni上形成表面層。通過操縱用於產生復 合物的參數來使該中間體材料的孔隙率最小化並控制金屬氧化物的濃
6度。當施加充足的熱能時該中間前體複合物隨後經歷自持反 應。通過活性前體中的金屬氧化物的濃度來確定在此反應期間達到的 溫度。前體複合物的低孔隙率和宏觀均質性在反應期間對其賦予獨特 的熱性能，該熱性能允許整個反應體完全熔融。在此完全熔融的狀態 下，可通過將材料傾倒入鑄模對其進行澆鑄。氧化鋁微球體的析出物 可由該熔體形成，產生增強機制。進一步冷卻產生了彌散強化的鎳鋁 化物合金。本發明的益處包括具有較少孔隙率、更好的顆粒間接觸 和控制反應動力學的可控氧化物含量的優異活性前體形式；具有更好 的熱傳遞、更熱的反應和達到完全熔融狀態的優異合金化反應；和具 有由氧化鋁微球體的彌散和微球體的可控濃度所提供的完全固結、強 化的機制的優異結構。本發明的一個方面是提供製備活性材料的方法，該方法包 括在氧的存在下熱噴塗前體金屬和鋁以部分氧化飛行中的前體金屬 和製備包含前體金屬、該前體金屬的氧化物和鋁的活性中間體材料。本發明的另一個方面是提供製備金屬鋁化物材料的方法， 該方法包括在氧的存在下熱噴塗前體金屬和鋁以製備包含前體金屬、 該前體金屬的氧化物和鋁的中間體材料，和引發中間體材料反應以形 成金屬鋁化物材料。本發明的再一個方面是提供製備金屬鋁化物材料的方法， 該方法包括加熱包含熱噴塗的單質鋁、至少一種其它單質金屬和該 至少一種其它單質金屬的氧化物的中間體材料，以引發形成金屬鋁化 物材料的放熱反應。本發明的另 一個方面是提供熱噴塗的中間體材料，該中間 體材料包含單質鋁、能與鋁形成金屬鋁化物的至少一種其它單質金屬 和該至少一種其它單質金屬的氧化物。本發明的再一個方面是提供包含中間體材料的反應產物的 金屬鋁化物材料，該中間體材料包含熱噴塗的單質鋁、能形成金屬鋁
7化物的至少一種其它單質金屬和該至少一種其它單質金屬的氧化物。從下列描述將更清楚本發明的這些和其它方面。
附圖簡介

圖1說明了在鎳鋁化物的形成期間反應能量作為初始Ni 和Al組成的函數。圖2為說明本發明實施方案的示意圖。
圖3為Ni原材料的XRD光鐠。圖4為本發明實施方案的熱噴塗的亞穩中間體材料的XRD 光語，該中間體材料包含單質Al、單質Ni和NiO。圖5為本發明實施方案的熱噴塗的亞穩中間體材料的背散 射SEM圖l象(200x)，該中間體材料包含單質Al、單質Ni和NiO。圖6為本發明實施方案的熱噴塗的亞穩中間體材料的背散 射SEM圖傳—(5000x)和EDS斑點(spot )分析，該中間體材料包含單質 Al、單質Ni和NiO。圖7為本發明實施方案的活性中間體材料在加熱時發生的 放熱反應的DSC跡線，該中間體材料包含單質Al、單質Ni和NiO。圖8顯示了與本發明實施方案的中間體材料的反應產物對 應的彌散強化Ni,Aly材料的XRD數據。圖9為與本發明實施方案的中間體材料的反應產物對應的 彌散強化NLAly材料的背散射SEM圖像(200X)。圖10為與本發明實施方案的中間體材料的反應產物對應 的彌散強化NixAly材料EDS斑點分析的背散射SEM圖像(5000x)。圖11顯示了在高放大率(頂部)和低放大率(底部)下的剛 噴塗的亞穩中間體材料(左)和已反應的彌散強化的NhAly材料(右) 之間的形態變化的BSE-SEM圖像。圖12顯示了低氧化物含量的活性前體的XRD數據。圖13為本發明實施方案的低氧化物含量的熱噴塗亞穩中 間體材料的背散射SEM圖像(200x)，該中間體材料包含單質鋁、單質Ni和相對低量的Ni0。圖14為本發明實施方案的低氧化物含量的熱噴塗亞穩中 間體材料的背散射SEM圖像(2000x)和EDS斑點分析，該中間體材料包 含單質A1、單質Ni和相對低量的NiO。圖15為本發明實施方案的低氧化物含量的熱噴塗的亞穩 中間體材料的背散射SEM圖像(5000x)和EDS斑點分析，該中間體材料 包含單質Al、單質Ni和相對低量的NiO。圖16為本發明實施方案的低氧化物含量的熱噴塗亞穩中 間體材料在加熱時發生的放熱反應的DSC跡線，該中間體材料包含單 質Al、單質Ni和相對低量的NiO。圖17顯示了與低氧化物含量的中間體材料的反應產物對 應的NiAl的XRD數據。圖18為與低氧化物含量的中間體材料的反應產物對應的 NiAl的背散射SEM圖像(200x)。圖19為與低氧化物含量的中間體材料的反應產物對應的 NiAl的背散射SEM圖像(500x)和EDS斑點分析。圖20為與低氧化物含量的中間體材料的反應產物對應的 NiAl的背散射SEM圖像(5 000x)和EDS斑點分析。圖21顯示了在高放大率(頂部)和低放大率(底部)下的剛 噴塗的(左)和已反應的(右)低氧化物含量的中間體材料的背散射SEM 圖像。圖22顯示了根據本發明實施方案在減壓和氧減少的環境 下形成的熱噴塗的中間體材料的XRD數據。圖23為根據本發明實施方案在減壓和氧減少的環境下形 成的熱噴塗的中間體材料的背散射SEM圖像(200x)。圖24為根據本發明實施方案在減壓和氧減少的環境下形 成的熱噴塗的中間體材料的背散射SEM圖像(2000x)和EDS斑點分析。圖25為根據本發明實施方案的於減壓低氧環境下製備的 熱噴塗的中間體材料在加熱時發生的放熱反應的DSC跡線。
圖26顯示了與在減壓和氧減少的環境下形成的中間體材 料的反應產物對應的NLAly的XRD數據。圖27顯示了與在減壓和氧減少的環境下中間體材料的反 應產物對應的NhAly的背散射SEM圖像(2000x)和EDS斑點分析。圖28顯示了在高放大率(頂部)和低放大率(底部)下的在 減壓和氧減少的環境下形成的剛噴塗的(左)和已反應的(右)中間體 材料NLAly的背散射SEM圖像。
發明詳述本發明的實施方案通過使用創新性的粉末固結方法改進了 利用壓制粉末冶金技術製備的鎳鋁化物。該方法通過將鎳氧化物(NiO) 或其它氧化物引入到活性中間體改變了反應的化學。該前體複合物的 孔隙率還比在壓制粉末技術中產生的活性材料的孔隙率低。NiO與單 質鋁通過鋁熱反應進行反應。這增加了在反應期間釋》丈的熱能總量並 產生了更快的總反應。這允許組分金屬在合金化反應期間完全熔融。 此外，活性中間體中降低的孔隙率減少了最終合金中的孔隙率，這將 為該合金提供額外的強度。通過使用熱噴塗方法從Ni和Al粉末的混合物產生了 NiO-Ni-Al活性中間體。如本文所使用的，術語"熱噴塗"包括例如 火焰噴塗、等離子體電弧噴塗、電弧噴塗、高速氧-燃料(HVOF)沉積 冷噴塗、爆炸噴塗沉積和超爆炸噴塗沉積的方法，以及本領域技術人 員所知道的其它方法。用於熱噴塗方法的源材料包括供給到火焰中的 粉末狀、線狀和棒狀材料，在火焰中該材料部分或完全熔融。當線狀 或棒狀材料用作供給材料時，熔融的原料從線或棒的端部剝離並通過 將材料推送到基材或工件上的壓縮空氣或其它氣體的高速氣流而被霧 化。當粉末用作供給材料時，可通過粉末進料器或給料器將所述粉末 計量加入到壓縮空氣或氣體流中，所述壓縮空氣或氣體流使材料懸浮 並將其提供到火焰中，在所述火焰中該材料被加熱到熔融或半熔融狀 態並被推送到基材或工件上。當熱噴塗活性組分撞擊在基材上時可產生粘結。當熔融或半熔融塑料狀顆粒撞擊基材時，幾種粘結機制是可 能的。在顆粒飛濺到基材上時可發生機械粘結。因此該顆粒可與其它 沉積顆粒機械互鎖。此外，局部擴散或有限的合金化可發生在相鄰熱 噴塗的材料之間。此外， 一些粘結可以通過範德華力的方式發生。在一個實施方案中，將按化學計量比等量的Ni和Al粉末 混合以製備原料粉末。然後將該混合粉末通過Sulzer - Metco 9MP 粉末供給到Sulzer - Metco 9MB等離子體噴射焰炬內。該高溫等離子 體將Ni和Al粉末熔融，並將它們推向基材。根據所選擇的工藝條件， 可控數量的Ni材料在飛行中被氧化為混合鎳氧化物(NUOy)，方程1。
Ni + Al + 02 — NixOy + Al + Ni 方程1 該熔融金屬顆粒撞擊基材，在那裡它們快速冷卻並固化。這在活性中 間體的形成中是重要的步驟，因為其防止了金屬過早地發生反應。當該前體複合物的任何部分被加熱到共晶NiAl熔融溫度 (625 °C)時，反應合成開始。在這個點上，將發生兩個同時、互補 (complimentary)的反應。更高能的反應是發生在氧化鎳和鋁之間的鋁 熱反應。術語"鋁熱劑"是常用於指純鋁和氧化鐵的混合物，該混合 物經歷高度放熱反應以形成氧化鋁和熔融鐵
2A1 + Fe203 — A1203 + 2Fe AH--203千卡 方程2但是，術語鋁熱劑事實上是指在金屬氧化物(氧化劑)和 單質鋁之間的任何反應。這些反應難以引發但是將快速進行到結束並 且在該過程中釋放出大量的熱能。事實上，這些反應產生了如此多的 熱以至於在反應結束時將金屬反應產物熔融。氧化鎳/Al鋁熱反應產 生了單質鎳和氧化鋁(AhO》作為反應產物，方程3。 2A1 + 3NiO — A1203 + 3Ni 方程3
該Ah03形成了強化合金的析出物，且Ni可以用來參與金屬間化 合物Ni-Al的反應。然後發生在Ni和Al之間的反應是金屬間化合物自蔓延的 高溫合成反應(SHS) 。 SHS反應發生在兩種金屬之間並產生足以支持其 自身蔓延的熱。也就是說，這些反應一旦被熱量引發就將會一直進行直到反應物之一完全耗盡。在本發明中，單質Ni和Al結合形成鎳鋁 化物(Ni,Aly)。
Ni + Al — NiAl 方程4 在自身作用下，SHS反應釋放出足以引起反應的金屬發出紅熱的熱， 但是該熱並不完全熔融所述金屬。因此，該複合物能在反應期間保持 其形狀。互補反應的總能量允許該材料達到完全熔體狀態。反應能 量的比較描述於圖1。通過允許該材料充分固結，減少了留存的孔隙。 在該合金完全熔融時，還可以將其傾倒進鑄模以實現所需的形狀。這 允許實現比使用壓制粉末合成技術可能實現的幾何形狀更為複雜的幾 何形狀。最後，該合成反應產生了氧化鋁^ 1203)析出物，該氧化鋁析 出物成核為分散在整個合金顯微組織中的微球體。這些球體賦予該合 金額外的強度。將用幾個實施例來證明可控制該中間體活性複合物的化學 組成以確定在合成反應期間所釋放的能量。這些變化影響合金中鎳鋁 化物的顯微組織和氧化鋁孩t球體的濃度。圖2顯示了這些實施例之間
差異的代表性概括。在使用45kV的操作電壓和40mA的電流利用Cu "輻射的 Bragg—Brentano(e —2 6 )才莫式中利用具有240 mm半^的Panalytical X' Pert Pro體系，對鬆散粉末或在各樣品的拋光表面上進行X-射線 衍射(XRD)測量。使用0.5。的入射光束髮散角並用設置在CuK。單色 器(Panalytical PW3123/10)後面的微比例計數器檢測X-射線，其中 接收狹縫設定為0. 3毫米。以0. 03°的步長和4秒/步的計數時間從 30°到100°進4亍連續的掃描。使用具有EDS顯孩支分析體系(EDAX Phoenix)的LEO 1530VP 場發射掃描電子顯微鏡(FESEM)進行掃描電子顯孩吏術(SEM)。使用二次 和背散射電子(BSE)探測器採集圖像。操作電壓和電流列在自身圖像中。
12實施例1
70(wt%)Ni30(wt%) Al的混合粉末實施例1是Ni和Al粉末的化學計量比混合物。兩種粉末 都是可商購的熱噴塗級粉末。X-射線衍射圖證明鎳粉末(Sulzer Metco Ni 56F)是無氧化物的，圖3。
實施例2
具有高氧化物含量的亞穩中間體材料然後，採用熱噴塗技術將實施例1的化學計量比Ni-Al粉 末混合物固結為活性複合材料。該複合物是緻密的且能夠承受超過12 ksi的負栽。選擇工藝參數以產生具有高氧化鎳(NiO)濃度的複合物。 產生具有高濃度NiO的複合物允許其通過高能鋁熱反應而反應。這允 許在反應期間達到更高的溫度。從高氧化物含量的複合物得到的XRD光i瞽顯示存在的初 生相為單質A1、單質Ni和氧化鎳(NiO)，圖4。在背散射電子模式中 的SEM與能量色散X射線光譜(EDS)聯合用於觀察通過XRD鑑別的鋁和 鎳相的分布。低放大率圖像(200x)即圖5顯示，材料被充分固結且主 要由純鋁的球體和紋理(呈現為暗灰色)組成，散布有外觀呈現近白色 到淡灰色的類似球體和紋理。這些較淺的區域是純鎳(在顯微照片上呈 現為近白色)和NiO相(呈現為淡灰色)的混合物。這與XRD結果一致。 在一些區域也觀察到混合Al-Ni相(呈現為灰色)。最大的鎳球體直徑 約為40inni;最大的鋁球體/顆粒更大，為~ 60-80 ja m。這些相的鑑別得到了圖6所示的較高放大率SEM/EDS斑點 分析的支持。在此，可清楚鑑別純鎳、純鋁和NiO。在一些區域中， 觀察到Al-Ni合金，比圖3富Al相更亮，但是比NiO更暗。儘管在整 個樣品中都觀察這樣的分離Ni-Al區域，但在XRD數據中沒有觀察到 不同的金屬間化合物相(例如AhNi、 AlNi)。總之，這些結果證明Ni前體材料的大部分在活性複合物中 轉化為NiO。此外，只有少量體積分數的前體材料在此中間體複合物的形成期間反應形成鎳鋁化物。
實施例3
由氧化鋁微球體的彌散強化的NLAly然後對實施例2的活性複合物施加熱以引發自持放熱反 應。如圖7中的DSC顯示，在625。C下引發該反應並且比在混合粉末 之間發生的Ni-Al反應能量更高。這允許實現完全熔融狀態，因為該 反應提供了充足的熱以熔融反應的物質。該熔融材料自由流動並可被 容易地澆鑄在鑄模中。隨著材料冷卻，氧化鋁(Ah03)從熔體析出形成 了在鎳鋁化物(NLAly)基質相中的增強微球體的彌散體。由該合金得到的XRD圖樣受~ 1: 1比率的Al-Ni合金和較 小的氧化鋁(Ah03)峰所主導，圖8。已存在於中間體材料中的初始鋁、 鎳和NiO相的反射在此光譜中不存在。這表明這些相在該反應中完全 耗盡。圖9中的低放大率BSE-SEM圖像由散布著較暗灰色陰影相 的小球的淺灰場所主導。它為完全固結的材料，其顯微組織與活性前 體材料不相似。圖IO所示的EDS證明主導相是鎳鋁化物相，灰色球 體的分布為A1203。這些結果與XRD結果一致並都表明發生反應的鋁、 鎳和NiO物質在反應中完全耗盡。圖11呈現了高和低放大率的圖像， 所述圖像顯示了在活性中間體複合物反應形成氧化鋁增強的鎳鋁化物 複合物時發生的顯微組織的變化。
實施例4
具有低氧化物含量的亞穩中間體材料實施例4是氧化物含量比在實施例2中存在的氧化物含量 更低的活性複合物。從該複合物得到的XRD光語即圖12顯示，它主要 由單質Ni和Al以及相對濃度小得多的氧化鎳(NiO)組成。該組成分析 還得到了由圖13-15所示的SEM/EDS分析的支持。這些圖像顯示出， 在沉積過程期間轉化為NiO的單質鎳體積分數比在產生如實施例2中所示的活性前體中所轉化的顯著更少。
實施例5
由低氧化物含量的前體製備的NixAly合金當加熱實施例4的活性中間體時，其釋放出能量，如圖16 中DSC跡線所描繪。由此反應所釋放的熱能比實施例2所示的活性復 合物展現的反應所釋放的熱能少。實施例5是通過引發低氧化物含量 的複合物發生反應所形成的鎳鋁化物合金。從該樣品所得到的XRD圖 樣即圖17顯示不存在初始鋁、鎳和NiO相的反射。這表明這些相在該 反應中完全耗盡。但是，因為沒有高濃度的NiO存在於前體複合物中， 所以其在沒有由互補鋁熱反應所貢獻的大量熱能的情況下通過較冷的 SHS反應機制發生反應。結果，該材料絕不會達到完全熔融狀態並保持許多類似於 其前體複合物的顯微組織。圖18所示的BSE-SEM圖像由散布著大量較 暗灰色陰影相的孔隙和小紋理的單色淺灰色區域所主導。孔隙沿著存 在於前體複合物中的層間邊界分布。基於圖19和圖20所示的支持性 EDS，主導相是由XRD所鑑別的AlNi相，且4交暗的灰色相歸屬於A1203。 這些結果與XRD—致，表明初始鋁、鎳和NiO完全耗盡。但是，該放 熱反應並不與發生在高氧化物含量的樣品中的反應一樣高能。圖21 描述了在材料進行自持反應時發生的顯微組織變化。
實施例6
具有可忽略的氧化物含量的亞穩中間體材料實施例6是在減壓、減少氧含量環境下製備的活性複合材 料。通過XRD鑑別的主要相為鋁、鎳和金屬間化合物相Al3Ni,圖22。 一些較弱的反射表明了氧化物相NiO和NiAh04的存在。使用SEM/EDS 觀察到這些相的分布。在200x下可清楚，材料的組成如下純鎳的球 體和紋理(在顯微照片中呈現近白色)，主要的純鋁的球體和顆粒(呈 現暗灰色)，混雜有金屬間化合物Al3Ni相(呈現灰色)，圖23。最大的鎳球體直徑約為50 jam;最大的鋁球體/顆粒更大，為~ 75-100 ja m。 在較高放大率下，EDS斑點分析用於鑑別純鎳、純鋁和金屬間化合物 相，圖24。但是，即使在此放大率下，NiO相也是難識別的。因此認 為該相僅以可忽略的量存在。
實施例7
由具有可忽略氧化物含量的前體製備的NLAU合金
由實施例6的可忽略氧化物含量的前體的反應得到DSC 跡線顯示其比先前的前體對擴散反應更加敏感，圖25。這意味著通過 此反應放出的總能量將會延續更長的時間跨度。此外，該反應釋放出 較少的總能量。這兩個因素防止材料完全熔融並允許其保持形狀和一 些顯微組織特徵。初始鋁和Al3Ni相的反射在此合金的XRD圖案中不存在， 圖26。這表明這些相在該反應中完全耗盡。此外，只有弱的證據表明 單質Ni仍然存在。但是，觀察到幾種金屬間化合物NLAly相(Al3N" 和AlNh)。可對幾種其它A卜Ni合金進行可能的匹配，所述合金具有 類似於Al3Ni2的衍射圖但在化學計量比上(~ 40at %鋁-60at %鋁)不 同。該主相鑑別標記在圖26中。在XRD數據中沒有發現氧化物相的證 據。 BSE-SEM和EDS分析證實在該材料中沒有純Al區域，圖 27。但是，EDS斑點分析確定在SEM圖像中近白色區域是純鎳，然而 XRD結果僅顯示出該相的極微弱反射。該主相在圖像中具有中等暗灰 色陰影並被鑑別為Al3Nh金屬間化合物相。在AhNi2和Ni相之間的區 域，可分辨出淺-中灰色的中間區域。EDS證實這些是富含鎳的Al-Ni 組分，且因此確定為在XRD數據中觀察到的AlNh相。使用Vickers顯微硬度試驗來評價將Al203引入顯微組織對 塗層強度的影響。在此試驗中，施加1 kg負載12秒。然後測量所得 壓痕的對角線長度並用於計算硬度值。在此實驗中，較高的維氏硬度 值表明較硬的材料。
16表1
硬度與氧化物含量的關係
所用的形成方法前體中相對氧化物含量維氏硬度(lkgf)
實施例2和3高氧化物含量492
實施例4和5中等氧化物含量398
實施例6和7可忽略的氧化物含量232該結果表明在活性前體材料中隨著氧化物含量增加硬度也 增加。這是在反應後出現在NiAl材料中的Ah03顆粒彌散體的結果。儘管出於說明的目的在上文描述了本發明的具體實施方 案，但本領域技術人員清楚可對本發明的細節進行各種改變而不背離 所附權利要求所限定的本發明。
權利要求
1.製備活性材料的方法，該方法包括在氧的存在下熱噴塗前體金屬和鋁以部分氧化飛行中的前體金屬和製備包含該前體金屬、該前體金屬的氧化物和鋁的活性中間體材料。
2. 權利要求1的方法，其中該前體金屬的氧化物在該前體金屬上 形成表面層。
3. 權利要求l的方法，其中該前體金屬包含Ni、 Cu、 Ti、 Fe和/或W。
4. 權利要求1的方法，其中該前體金屬包含Ni且該前體金屬的氧 化物包含NiO。
5. 權利要求4的方法，其中Ni0在Ni前體金屬上形成表面層。
6. 權利要求1的方法，其中該熱噴塗在含氧氣氛中進行。
7. 權利要求1的方法，其中該熱噴塗在大氣壓力下進行。
8. 權利要求1的方法，其中該熱噴塗在低於大氣壓力下進行。
9. 權利要求6的方法，其中該熱噴塗在大氣壓力的空氣中進行。
10. 權利要求6的方法，其中該熱噴塗在低於大氣壓力的空氣中進行。
11. 製備金屬鋁化物材料的方法，該方法包括在氧的存在下熱噴塗前體金屬和鋁以製備包含該前體金屬、該前體金屬的氧化物和鋁的中間體材料；和引發中間體材料反應以形成金屬鋁化物材料。
12. 權利要求11的方法，其中該前體金屬包含Ni、 Cu、 Ti、 Fe 和/或W。
13. 權利要求11的方法，其中該前體金屬包含Ni且該前體金屬的 氧化物包含NiO。
14. 權利要求13的方法，其中Ni0在Ni前體金屬上形成表面層。
15. 權利要求11的方法，其中以粉末形式提供前體金屬和鋁。
16. 權利要求11的方法，其中該熱噴塗在含氧氣氛中進行。
17. 權利要求11的方法，其中該熱噴塗在空氣中進行。
18. 權利要求11的方法，其中該熱噴塗在大氣壓力下進行。
19. 權利要求11的方法，其中該熱噴塗在低於大氣壓力下進行。
20. 權利要求11的方法，其中通過加熱該中間體材料引發該中間 體材料的反應。
21. 權利要求20的方法，其中該加熱包含局部加熱該中間體材料 的一部分。
22 j又利要求20的方法，其中該加熱包含整體加熱該中間體材料。
23. 權利要求20的方法，其中該中間體材料在反應引發之前處於 環境溫度下。
24. 權利要求20的方法，其中該中間體材料在反應引發之前基本 上冷卻到室溫。
25. 權利要求11的方法，其中該金屬鋁化物材料包含強化析出物。
26. 權利要求11的方法，其中該強化析出物包含A1203。
27. 權利要求11的方法，其中該金屬鋁化物材料包含NiAl以及 Ah03強化析出物。
28. 權利要求11的方法，其中該金屬鋁化物材料具有的密度為理 論密度的至少約99%。
29. 製備金屬鋁化物材料的方法，該方法包括加熱中間體材料， 該中間體材料包含熱噴塗的單質鋁； 至少一種其它單質金屬；和該至少一種其它單質金屬的氧化物，以引發形成金屬鋁化物材料 的放熱反應。
30. 權利要求29的方法，其中該單質金屬包含Ni。
31. 權利要求30的方法，其中該單質金屬的氧化物包含在Ni上形 成表面層的NiO。
32. 熱噴塗的中間體材料，包含單質鋁、能與鋁形成金屬鋁化物的 至少一種其它單質金屬和該至少一種其它單質金屬的氧化物。
33. 權利要求32的熱噴塗的中間體材料，其中該金屬包含Ni、Cu、 Ti、 Fe和/或W。
34. 權利要求32的熱噴塗的中間體材料，其中該金屬包含Ni。
35. 權利要求34的熱噴塗的中間體材料，其中該氧化物包含在Ni 上形成表面層的Ni0。
36. 權利要求32的熱噴塗的中間體材料，其中該材料具有的密度 為理論密度的至少約90%。
37. 金屬鋁化物材料，其包含中間體材料的反應產物，該中間體材 料包含熱噴塗的單質鋁、能形成金屬鋁化物的至少一種其它單質金屬、 和該至少一種其它單質金屬的氧化物。
38. 權利要求37的金屬鋁化物材料，其中該金屬鋁化物包含NiAl。
39. 權利要求37的金屬鋁化物材料，其中該材料包含NiAl和A1203 強化析出物。
40. 權利要求37的金屬鋁化物材料，其中該材料具有的密度為理 論密度的至少約99%。
全文摘要
通過初始熱沉積方法形成金屬鋁化物，該熱沉積方法形成了包含單質鋁和另一種單質金屬，以及該其它金屬的氧化物的中間體材料。隨後加熱該熱形成的中間體材料以引發形成金屬鋁化物材料的放熱反應。該反應可通過局部或整體加熱中間體材料來引發，並可涉及鋁和單質金屬的反應以及鋁和金屬氧化物之間的鋁熱反應。所得金屬鋁化物材料可基本上為充分緻密的，並可含有氧化物強化析出物例如氧化鋁。
文檔編號C22C32/00GK101657553SQ200880008463
公開日2010年2月24日 申請日期2008年2月14日 優先權日2007年2月14日
發明者D·M·奧特森, M·A·賴利, T·蘭甘, W·M·布克塔 申請人:表面處理技術公司