2019年第21期第46卷总第407期广东化工
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李昊
（上海理工大学材料科学与工程学院，上海200093）
［摘要JFeCrAI是一种广泛应用的铁基电热合金，一般Cr的质量分数为18%~25%,AI的质量分数为4.5%~5.5%，并含有少量的稀土元素。FeCrAI合金具有良好的高温抗氧化性、耐蚀性、良好的热稳定性，且易加工，因此FeCrAI作为加热元件和耐蚀材料被广泛应用于航天航空、石油化工、核电等行业。FeCrAI多孔材料除了具有FeCrAI本身的优点外，还具有大的比表面积，可以用作过滤载体、表面燃烧载体、汽车尾气催化剂载体、吸声材料。本文介绍了多种FeCrAI多孔材料的制备方法，可以为实际生产提供理论依据。
［关键词JFeCrAI；多孔材料；制备方法
［中图分类号］TF63［文献标识码］A［文章编号］1007-1865（2019）21-0067-01
Preparation and Research Status on FeCrAI Porous Materials
Li Hao
(School of Materials Science and Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai200093,China)
Abstract:FeCrAI is a widely used iron-based electrothermal alloy.Generally,the mass fraction of Cr is18%to25%,the mass fraction of Al is4.5%to5.5%, and a small amount of rare earth elements are contained.FeCrAI alloy has good high temperature oxidation resistance,corrosion resistance,good thermal stability, and easy processing.Therefore,FeCrAI is widely used in aerospace,petrochemical,nuclear power and other industries as a heating element and corrosion resistant material.This paper introduces the preparation methods of various FeCrAI porous materials,which can provide theoretical basis for actual production.
Keywords:FeCrAI；porous materials：preparation
FeCrAI金属多孔材料的制备方法主要有：箔带编织法、纤维法、粉末冶金法，粉末冶金法又包括模压■烧结、有机海绵浸浆・烧结法、粉末增塑挤压•烧结法。毛巾挂件
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1箔带编织法
将FeCrAI金属箔经波纹压制■焊接■卷绕制成多孔材料，该方法制备工艺复杂、成本高。同时，由于金属箔光滑与催化剂活性涂层的结合性差，在剧烈温度变化条件下，存在载体和催化剂活性涂层的结合强度及耐久性不足等问题。
2纤维法
西北有金属研究院和东北大学⑴采用真空烧结制备FeCrAI 纤维多孔材料，用作吸声材料。制备过程中，把装好FeCrAI纤维的舟放入真空烧结炉内进行烧结。烧结温度在1000〜1200°C，真空度在10-2〜］0-3Pa，保温2h后随炉冷却得到多孔纤维体。但这种材料在后续的使用过程中，会发生热胀冷缩导致变形。焊接应力
3粉末冶金法，模压■烧结
杨保军等人⑵以水雾化的FeCrAI合金粉末为原料，通过模压-烧结制备不同孔隙性能的FeCrAI多孔材料。结果表明，FeCrAI 多孔材料的烧结温度应当小于1350°C，随着烧结温度的升高，材料的应变减小，脆性增大。烧结后，大部分的断口都选择性的从烧结颈处断裂。烧结颈断口附着了许多白颗粒，经检测为AI2O3颗粒。
东北大学李艳军⑶使用粉末冶金模压■烧结的工艺制备岀了FeCrAI多孔材料，并对材料的孔隙结构、力学性能、抗腐蚀性能做了一系列的研究。结果表明，不同A1元素含量（5.42A1和3.75A1）的FeCrAI系合金粉末所需要的烧结温度不同，分别为1400°C和1200°Co Al元素含量较高容易导致粉末氧化，烧结过程会受到阻碍，因此所需要的烧结温度更高。烧结后在试样的表面和断口处分布着很多A1O3颗粒。在烧结颈形成、长大的过程中，合金原子发生大规模住移把白AbO3颗粒包裹在烧结颈内部。
4粉末冶金法，有机海绵浸浆■烧结
韩国Oh等冋采用有机海绵浸浆.烧结法制备多孔FeCrAI.采用的粉末粒径为168nm，浸浆后在出气氛中1350〜1500°C的烧结2h后制得多孔材料。东南大学贾新超⑹釆用混合元素粉浸浆法制备FeCrAI多孔材料，发现要获得性能优良的FeCrAI多孔材料，烧结温度应不低于1360°C，烧结时间不低于2h，真空度不低于3.0X10-Pa。但是，浸浆制备过程可量化的控制参数较少，材料的不均匀性风险大，且烧结温度很高，对设备要求高。此外，在有机海绵顶点处很难有浆料附着，造成了烧结多孔体骨架上的本征裂纹缺陷。5粉末冶金法，增塑挤压■烧结
昆明理工大学周芸等⑺9】以纯铁粉、锯粉、铝粉为原料，辅以添加剂，采用粉末增塑挤压制备出了用于汽车尾气处理载体的FeCrAI多孔材料，研究了原料和挤压工艺参数对挤压料的变形与流动特性、
挤压制品的质量的影响，以及烧结工艺参数对多孔材料的尺寸收缩、表观密度、组织结构特征、抗压强度的影响。由于采用单质粉末，在烧结过程中，低熔点的A1颗粒先熔化，如果气氛控制不合理则会发生氧化，使烧结致密化难以进行。研究发现氧化物的存在阻碍了烧结过程。另外，由于单质元素混合后分布不均匀，后续扩散烧结也会受到影响，例如，烧结后发现仍有部分Cr颗粒保持原来的形状，没有完成与Fe颗粒的结合，这在一定程度上影响了材料的均匀性。研究还发现，当烧结温度高于1265°C时，表观密度反而下降，研究认为此时温度已达到固液两相区，开始有Fe（Al）小液滴从烧结骨架中析出［口。总的来讲，所制备的FeCrAI多孔材料虽然在外形尺寸上合适，但内部组织存在不均匀、结合不好等现象，这与原料及烧结工艺的选择有关。马来西亚学者采用单质粉末混合后，压制烧结制备FeCrAI多孔材料，也发现组织不均匀以及体积膨胀（表观密度下降）的现象⑴1。6结语
综上所述，采用粉末冶金方法制备燃烧器用FeCrAI多孔材料的研究还处于初级阶段，材料和工艺方面的一些基础问题尚未得到解决，如何通过对原始粉末和烧结工艺的选择来实现烧结过程优化（时间短、温度低），使得烧结体的孔隙结构、组织、力学性能（抗压强度）、使用性能（抗高温氧化性和抗热震性）能够满足FeCrAI多孔材料要求。
参考文献
［1］敖庆波.烧结FeCrAI纤维多孔材料吸声性能分析及研究［D］.沈阳：东北大学，2008.
［2］杨保军，汤慧萍，奚正平，等.粉末烧结FeCrAI多孔管环拉强度研究［C］.〃有金属工业科学发展一第八届中国有金属学会学术年会论文集，2010.
［3］李艳军.FeCrAI多孔材料的制备及抗硫化腐蚀性能研究［D］.沈阳：东北大学，2011.立磨衬板
［4］O h J S»Kong Y M.Kim B K,et al.Effect of sintering temperature on the high temperature oxidation of Fe-Cr-Al powder porous metal manufactured by electrospray process［J］.Journal of Korean Powder Metallurgy Institute.2012»19（6）：435-441.
（下转第66页）
［收稿日期］2019-10-18
mbr污水处理设备博鼎包达标［作者简介］李昊（1993-），男，河北人，硕士研究生，主要从事粉末冶金制备多孔材料工作。
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