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烧结金属多孔材料是一类具有特殊性能的功能材料，其特点是内部含有大量连通或半连通的孔隙;因其比表面积大可作为过滤材料
，广泛应用于冶金机械

、石油化工、能源环保、原子能等工业领域
，近些年来发展很快。随着所应用的领域扩展到高温和腐蚀性环境，就要求所用的金属多孔材料具有高温抗氧化、抗腐蚀等性能

。Ni-Cr-Al-Fe多孔材料是近年发展起来的典型材料，它在高温下具有突出的耐高温
、抗氧化
、耐腐蚀性能，特别是耐硫腐蚀性能优于Fe3Al，且高温力学性能优异
，在850℃下
，其屈服强度是多孔Fe3Al的10倍
，同时又具有很好的焊接性能。　　

 

　　但是，由于原料镍的成本较高，能否用一种耐氧化、抗腐蚀的铁基高温合金代替镍制备多孔材料
，以降低制备成本，就成为该领域的一个新课题
。我国中南大学粉末冶金国家重点实验室
，以Fe-Cr-W-Ti-Y合金粉末为原料
，添加Fe/Al球磨混合粉末，利用克根达耳效应和Fe、Al反应造孔制备出了铁基高温合金多孔材料
。他们将铁粉和铝粉按原子比为3：1的配比配粉，然后进行球磨，球料比为5：1，球磨8小时后得到Fe/Al混合粉

。向Fe-14Cr-3W-0.5Ti-0.5Y(质量分数)合金粉中加入一定量的的Fe/Al混合粉，在400 MPa的压力下压制成压坯。真空封管后放入箱式炉中，以15℃/min的升温速率升至600℃
，保温一定时间，然后以相同的升温速率再升至1000℃，保温至烧结完成。

 

　　试验证明，Fe/Al混合粉含量小于15%时

，烧结坯的开孔隙率随Fe/Al混合粉含量增加而递增;在Fe/Al混合粉含量达到15%时，开孔隙率达到最大值33%。继续增加Fe/Al混合粉含量反而使烧结坯的开孔隙率下降


。

 

　　传统粉末冶金烧结制备的多孔材料，其孔隙主要是通过原料粉末间隙以及预置造孔剂的脱除而形成。这种方法制备出来的多孔材料存在孔结构的可控性较差，造孔剂的添加与脱除易造成材料和环境污染等缺点
。中南大学所采用的制备方法则有所不同，其孔隙的产生有多方面的机制：(1)试样在压制过程中，颗粒间存在许多孔隙;(2)随着烧结温度的升高，在固态下，由于Fe与Al本征扩散系数的差异引起克根达耳效应而产生孔隙;(3)在温度达到580℃时，发生Fe+Al→Fe2Al5+FeAl+Fe放热反应
，并导致体系膨胀使孔隙增加

。释放的热量还会导致反应体系温度升高，在靠近Fe
、Al反应界面处的Al会发生局部熔化
，液态铝包裹Fe颗粒并与其发生反应;液态铝的流走，会在Al颗粒原有位置产生孔隙。另外，Fe/Al混合粉末的加入阻碍了Fe-Cr合金粉末烧结致密化


，这也是孔隙率增加的原因之一。铁基高温合金多孔材料中的大部分孔隙在生成物颗粒之间产生，多孔体骨架由生成物颗粒构成，颗粒之间的界限可构成一个相互连接的网络。一定量Al的存在，可在原本相互连接的颗粒界限上实现孔隙的连通。当加入15% Fe/Al混合粉末时，可得到最大数量的孔隙。