一種NiAlIr合金的制備方法技術

本發明專利技術提供了一種NiAlIr合金的制備方法，是在真空下對原材料熔煉后進行壓力鑄造得到鎳鋁銥合金的方法。與現有技術相比，本發明專利技術的優勢在于：本發明專利技術提供的NiAlIr合金的制備方法，制備出的NiAlIr合金完全由B2晶體結構的NiAl相和IrAl相組成，組織分布均勻，且制備所得NiAlIr合金絲最小直徑可達0.8mm，解決了現有技術中無法制備可用于火花塞的電極片所用NiAlIr合金材料的難題；因此其應用前景十分廣闊。

Method for preparing NiAlIr alloy

The invention provides a method for preparing a NiAlIr alloy, which is a method for obtaining a nickel aluminum iridium alloy by vacuum casting after melting the raw material in vacuum. Compared with the prior art, the invention has the advantages that: the preparation method of NiAlIr alloy provided by the invention, the NiAlIr alloy prepared entirely by the crystal structure of B2 NiAl phase and IrAl phase, uniform distribution, and the preparation of the NiAlIr alloy wire diameter is 0.8mm, solves the problems to the preparation can be used for electrode spark plug with the problem of NiAlIr alloy materials; therefore it has broad application prospects.

【技術實現步驟摘要】
一種NiAlIr合金的制備方法
本專利技術涉及汽車火花塞領域，具體說，是涉及一種合金的制備方法，尤其是一種具有良好的熱性能、電性能和耐腐蝕性能的NiAlIr合金的制備方法。
技術介紹
汽油發動機上都有火花塞，一缸一個，個別的高速汽油發動機每缸還裝有2個火花塞。火花塞雖小，但它卻影響著發動機的起動能力、油耗量和廢氣排放水平。火花塞的作用是把點火線圈產生的高壓電(1萬伏以上)引入發動機氣缸，在火花塞電極的間隙之間產生火花點燃空氣-燃油混合氣。其中，作為放電部件的火花塞電極工作環境極為惡劣。例如，在進氣沖程時溫度為60～90℃，壓力約98Kpa；而在點火燃燒時，溫度會瞬間上升至2000～3000℃，壓力達到3920～6860Kpa。此外，汽油蒸汽和燃燒氣體以及汽油和潤滑油的腐蝕性殘渣對火花塞電極的表面都具有化學腐蝕性。因此，為了保證發動機的正常工作，火花塞電極材料必須具有良好的熱性能、電性能和耐腐蝕性能。目前，火花塞電極用材料有鎳基高溫合金，也有用貴金屬制作火花塞的，比如用銀、鉑金、銥金等。其中，鉑金、銥金火花塞具有二大優點而成為高品質火花塞電極的材料。1、點火可靠性高一般火花塞的中心電極直徑為2.5mm，而貴金屬鉑、銥火花塞的中心電極發火端直徑最小可為0.80mm。這樣加熱中心電極所耗熱量少，消焰作用(火花生成的焰核的熱量被溫度較低的電極所吸收，焰核向周圍擴散的作用)變小，火焰核易于擴散。因此，在同樣的低點火電流強度的條件下，氣缸內的可燃混合氣能夠得到更多一些的點火能量，混合氣燃燒得更加充分，降低廢氣排放。另外，根據尖端放電的原理，電極尖更容易積聚較多的電能，電火花更容易跳過兩極之間的間隙。這使得在冷機至正常工作轉速運轉時，有著良好的點火性能。2、優良的耐久性火花塞壽命往往用電極的消耗來衡量。火花塞的壽命定義為“直到電極不能跳正常的火花為止”，可見電極的消耗對火花塞壽命的影響之大。電極的消耗是由燒蝕(由電點火引起的燒損)和腐蝕(化學、熱學作用)而引起的。實際測試表明，溫度到580℃以上電極就開始腐蝕。而且隨溫度上升腐蝕相應地增加。到890～1000℃附近就開始氧化。如果產生侵(燒)蝕，電極的棱角就變成弧狀，電極間隙變大，這樣就會提高電極間跳火所必須的放電電壓。一般隨著發動機的運行或汽車行駛距離的增加，電極間隙所必須的放電電壓也在不斷地上升，會越來越接近點火線圈所提供的電壓極限，于是點火越來越困難，最終發生斷火。火花塞的使用壽命也就終結于此。鉑金、銥金的熔點高(鉑金熔化溫度為1769℃，銥金熔化溫度可達到2447℃)，且鉑金、銥金電極耐氧化性及耐燒蝕性良好，能較好的承受燃氣和殘渣的化學腐蝕，并能長時間保持原始的火花間隙，從而延長火花塞的使用壽命。相比鉑金，銥金具有更高的硬度和熔點，且電阻更低等特點，高硬度和熔點意味著可以將電極做的非常細，產生更集中，能量更強，路線更穩定的火花，提高混合氣燃燒效率和燃燒速度。另外，銥金的價格低于鉑金價格，有利于降低火花塞的價格，提高產品的競爭力。故銥金相對于鉑金來說，更適合作為生產火花塞的原料。目前，銥合金作為火花塞電極材料主要存在成本高的問題，銥作為白金族合金元素，市場價格高，的銥合金的價格可達2.4～3.0元/g，使得火花塞的成本無法降低。因此，既充分發揮銥合金硬度、熔點高，電阻低的特性，又減少銥合金的用量，對火花塞的發展具有重大的意義。由于金屬間化合物NiAl具有熔點高、密度低、導熱和導電性能好、抗氧化和耐腐蝕性能優異等特性，是極具潛力的高溫結構材料。故目前NiAl作為涂層材料廣泛應用于各種高溫結構部件。相對于現有的銥合金或鉑合金制作的火花塞電極片，可以使用上述金屬間化合物NiAl替代一定量的貴金屬，結合金屬間化合物NiAl與銥金的優點制備的火花塞電極材料既具有良好的熱性能、電性能和耐腐蝕性能，可大幅度降低制作高級火花塞的成本。但由于NiAlIr合金由B2型晶體結構的NiAl相和IrAl相組成，這種晶體結構的NiAlIr合金呈現非常嚴重的脆性，導致其很難通過塑性加工制成φ1mm左右的金屬絲，故目前還無法推廣應用。因此，如何制備成φ1mm左右的NiAlIr合金絲是制備高等級火花塞的技術難題。
技術實現思路
針對現有技術存在的上述問題，本專利技術的目的是提供一種NiAlIr合金的制備方法，生產出的NiAlIr合金的最小直徑可達0.8mm，以滿足現有技術對火花塞在不影響其質量的情況下生產成本更低的需求。為實現上述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案如下：一種NiAlIr合金的制備方法，是在真空下對原材料熔煉后進行壓力鑄造得到得到鎳鋁銥合金的方法，以得到φ1mm左右的NiAlIr合金。優選地，所述NiAlIr合金中各組分(原子百分比)為鎳10～20％，銥30～40％，以及余量的鋁。優選地，上述方法包括如下步驟：步驟a)取高純鋁、高純鎳和高純銥置于真空下；步驟b)加熱金屬獲得合金液；步驟c)將步驟b所得合金液進行壓力鑄造。優選地，真空下進行壓力鑄造可采用現有技術中任一真空壓力鑄造設備，如真空電弧爐，在此不做贅述。優選地，上述方法在步驟a之前還可包括一步驟a0：制備模具，置于真空壓力鑄造設備中。更優選地，步驟a0的具體操作為：制備石墨型模具作為NiAlIr合金的成型模具，將石墨型模具裝配在真空電弧爐中的負壓吸鑄系統中。進一步，為了匹配現有技術中高級火花塞對電極片材質的要求，石墨型模具模腔直徑為0.8～1.5mm、長度為5～10mm，即為0.8～1.5mm×5～10mm。優選地，步驟a的具體操作為：將真空電弧爐開機，將高純鋁、高純鎳和高純銥放入真空電弧爐的坩堝中。優選地，步驟b的具體操作為：在真空電弧爐內抽真空，沖入氬氣，通電引弧加熱，至金屬熔融，保溫時進行磁力攪拌，換言之，為了使金屬液成分均勻，應當在保溫過程中進行磁力攪拌。更優選地，步驟b中抽真空至真空度為1.0～1.5×10-3MPa。更優選地，步驟b中沖入氬氣至真空度為0.7～0.85MPa。更優選地，步驟b中加熱至溫度為2500～2700℃，優選為2550～2600℃。更優選地，步驟b中保溫0～5min，優選為0.5～1min。更優選地，步驟b中磁力攪拌輸出電流為20～30A。作為一種優選實施方案，為了保證真空電弧爐內的反應順利進行，步驟b中在真空電弧爐內通電之前，可將抽真空并沖入氬氣進行兩次，即在第一次抽真空并沖入氬氣后，再次進行抽真空并沖入氬氣，此后再進行通電以熔化金屬，從而進一步減少爐內的殘留空氣。優選地，步驟c的具體操作為：打開內澆道后，將步驟b所得合金液在壓力下吸鑄進石墨型模具中，凝固。更優選地，步驟c中壓力為0.5～1MPa，優選為0.7～0.85MPa。本專利技術提供的NiAlIr合金的制備方法，是按NiAlIr合金的設計尺寸制備石墨型模具作為NiAlIr合金的成型模具，將石墨型模具裝配在真空電弧爐中的負壓吸鑄系統中；抽真空后充入氬氣達到一定壓力，熔煉金屬液后進行磁力攪拌，打開內澆道后金屬液在壓力下注入石墨型模具中，待金屬液凝固后取下石墨型模具，得到所需尺寸和形狀的NiAlIr合金絲。與現有技術相比，本專利技術具有以下優勢：1、本專利技術提供的NiAlIr合金的制備方法，采用壓力鑄造，可使制備的NiAlIr合金本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種NiAlIr合金的制備方法，其特征在于：是在真空下對原材料熔煉后進行壓力鑄造得到得到鎳鋁銥合金的方法。

【技術特征摘要】
1.一種NiAlIr合金的制備方法，其特征在于：是在真空下對原材料熔煉后進行壓力鑄造得到得到鎳鋁銥合金的方法。2.權利要求1所述的方法，其特征在于：所述NiAlIr合金中各組分(原子百分比)為鎳10～20％，銥30～40％，以及余量的鋁。3.權利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟a)取高純鋁、高純鎳和高純銥置于真空下；步驟b)加熱金屬獲得合金液；步驟c)將步驟b所得合金液進行壓力鑄造。4.權利要求1所述的方法，其特征在于：真空下進行壓力鑄造可采用現有技術中任一真空壓力鑄造設備。5.權利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟a之前還包括一步驟a0：制備模具，置于真空壓力鑄造設...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王振生，蘇新，彭真，譚清奇，宋力，羅智浩，
申請(專利權)人：湖南科技大學，
類型：發明
國別省市：湖南,43