本发明涉及一种fealsi金属间化合物多孔材料及其制备方法和应用，属于多孔材料制备技术领域。
背景技术：
feal金属间化合物多孔材料具有成本低、密度低、良好的力学性能和机械加工性能、耐高温氧化、耐硫化等优点，被认为是一种极具竞争力的高温过滤材料。然而feal多孔材料由于制备过程中fe与液态al发生剧烈的放热反应引发自蔓延反应，严重破坏材料的近净成形，使孔结构不易控制，且力学性能受损。现有的方法是采用缓慢升温加长低温保温时间，使al元素被消耗形成一定厚度的扩散层来抑制剧烈的自蔓延反应的发生。但是该方法生产的产品不仅仍有可能会产生开裂变形，而且需要长时间保温，造成能源与时间的浪费。
目前，控制元素粉末反应过程中的自蔓延反应主要采用稀释剂法，向混合粉末中添加外在的元素粉末来抑制自蔓延过程，si元素是制备金属陶瓷的重要材料，用其制备的金属陶瓷复合材料不仅继承了金属与陶瓷各自的优点，又弥补两者的缺陷。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种fealsi金属间化合物多孔材料及其制备方法和应用，所提供的fealsi金属间化合物多孔材料具有孔隙度高，轻质，强度高，抗高温氧化和抗腐蚀性能良好，可应用作为过滤材料，用于高温高腐的环境下。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一种fealsi金属间化合物多孔材料，所述多孔材料按质量百分比计，其组成如下：fe71.25～74.25wt％；al23.75～24.75wt.％；si1～5wt.％；该多孔材料的孔隙率为40％-60％。
优选的方案，所述多孔材料按质量百分比计，其组成如下：fe72.75～74.25wt％；al24.25～24.75wt.％；si1～3wt.％。
本发明所提供的fealsi金属间化合物多孔材料，即具有充足的孔隙率可用于过滤材料，又具有优异的力学性能，与耐高温性能、耐腐蚀性能。
本发明一种fealsi金属间化合物多孔材料，包括如下步骤：按设计比例配取铁粉、铝粉、硅粉，混合获得混合粉末，混合粉末压制成型，烧结即得fealsi金属间化合物多孔材料，所述烧结工艺为：以3-7℃/min的速度升温至100-120℃，保温0.5-1h，然后再以3-7℃/min的速度升温至580-620℃，保温0.5-1h，再以3-7℃/min的速度升温至1120-1180℃，保温1-2h。
优选的方案，所述铁粉为还原铁粉，其粒径为250～400目，纯度≥99.9％。
优选的方案，所述铝粉为雾化铝粉，其粒径为300-400目，纯度≥99.9％。
优选的方案，所述硅粉的粒径为600-800目，纯度≥99.9％。
优选的方案，所述混合粉末中，按质量百分比计，其组成如下：fe粉71.25～74.25wt％；al粉23.75～24.75wt.％；si粉1～5wt.％
在本发明中，按上述原料范围配取各符合本发明粒径要求的原料，再结合本发明的压制压力，以及烧结程序，即可使得fealsi金属间化合物多孔材料结合强度高、孔隙率高，且分布均匀的fealsi金属间化合物多孔材料。
可以看出，本发明中无需造孔剂，即可获得所需孔隙率的fealsi金属间化合物多孔材料，而由于无需加入造孔剂，因而本发明也无需进行再次混料与脱脂，可以看出，本发明中多孔材料的工艺流程相对于一般的多孔材料大幅简化了。
优选的方案，所述混合在混料机中进行，混料转速为60-100rpm，时间为12-24h。
优选的方案，压制成型的压力为100-150mpa。
在实际操作过程中，混合均匀的粉末原料通过油压机模压压制成所需要坯体。
优选的方案，所述烧结时，在真空环境下进行烧结。
烧结完成后，随炉冷却至室温。
本发明一种fealsi金属间化合物多孔材料的应用，将所述的多孔fealsi金属间化合物多孔材料应用于过滤材料。尤其是应用于高温过滤分离领域。
本发明的有益效果是：
(1)本发明创新性地提出通过添加si元素以抑制自蔓延反应的发生，选择用元素混合、模压成形、固态偏扩散-反应合成法制备feal(si)多孔材料。
(2)本发明提供的fealsi金属间化合物多孔材料的制备方法操作简单易实现，成本低廉，制得的fealsi金属间化合物多孔材料具有孔隙度高，轻质，强度高，抗高温氧化和抗腐蚀性能良好等优点。
(3)本发明制备的fealsi金属间化合物多孔材料利用柯肯达尔效应造孔，通过添加成分组成，颗粒粒度，压制压力和烧结温度对孔结构进行优化调控
(4)本发明制备的fealsi金属间化合物多孔材料具有优良高温力学性能，良好的抗腐蚀性能和抗高温氧化性能，可以应用到高温过滤分离领域。
附图说明
图1为本发明实施例1-4以及对比例1所得fealsi金属间化合物多孔材料外观形貌图。
从图中可以看出本发明实施例1-4所制备的产品没有出现任何变形及裂纹，同时成形好，无变形。而对比例1中不添加si元素的在相同的生产条件下变形严重，甚至出现裂纹。
图2为本发明实施例1所制备的的fealsi金属间化合物多孔材料的扫描电子显微图。
图3为本发明实施例1所制备的fealsi金属间化合物多孔材料的孔径分布图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细说明，但本发明不仅限于实施例：
以下实施例中，所用铁粉为还原铁粉，其粒径为250～400目，纯度≥99.9％；所用铝粉为雾化铝粉，其粒径为300-400目，纯度≥99.9％，所用硅粉的粒径为600-800目，纯度≥99.9％。
实施例1
一种fealsi金属间化合物多孔材料的制备方法为：
首先，将铁粉、铝粉和硅粉按照73.8wt％fe(73.8g)、24.6wt.％al(24.6g)、1.6wt.％si(1.6g)的质量比例混合，将其放入密闭容器中。
其次，将混合后的粉末装入v型混料机中，开始混料，转速设定为60rpm左右，混料时间为24h，
然后，将混合均匀的粉末取出，采用模具单向加压的成型方法进行压制成型，模具内径为φ30mm，加载压力为110mpa，制成φ30mm，厚3mm的圆形压坯最后，将所得压坯放入真空烧结炉中进行真空无压烧结，先将烧结炉抽真空至1×10-3pa，升温速度为5℃/min，烧结程序为120℃×0.5h 600℃×1h 1150℃×2h，随炉冷却至室温。
经测定，上述fealsi金属间化合物多孔材料的孔隙度为49.2％中间孔径为17.7um
实施例2
一种fealsi金属间化合物多孔材料的制备方法为：
首先，将铁粉、铝粉和硅粉按照74.25wt％fe(74.25g)、24.75wt.％al(24.75g)、1wt.％si(1g)的质量比例混合，将其放入密闭容器中。
其次，将混合后的粉末装入v型混料机中，开始混料，转速设定为60rpm左右，混料时间为24h
然后，将混合均匀的粉末取出，采用模具单向加压的成型方法进行压制成型，模具内径为φ30mm，加载压力为110mpa，制成φ30mm，厚3mm的圆形压坯。
最后，将所得压坯放入真空烧结炉中进行真空无压烧结，先将烧结炉抽真空至1×10-3pa，升温速度为5℃/min，烧结程序为120℃×0.5h 600℃×1h 1150℃×2h，随炉冷却至室温。
经测定，上述fealsi金属间化合物多孔材料的孔隙度为48.1％中间孔径为17.2um
实施例3
一种fealsi金属间化合物多孔材料的制备方法为：
首先，将铁粉、铝粉和硅粉按照73.5wt％fe(73.5g)、24.5wt.％al(24.5g)、2wt.％si(2g)的质量比例混合，将其放入密闭容器中。
其次，将混合后的粉末装入v型混料机中，开始混料，转速设定为60rpm左右，混料时间为24h
然后，将混合均匀的粉末取出，采用模具单向加压的成型方法进行压制成型，模具内径为φ30mm，加载压力为110mpa，制成φ30mm，厚3mm的圆形压坯。
最后，将所得压坯放入真空烧结炉中进行真空无压烧结，先将烧结炉抽真空至1×10-3pa，升温速度为5℃/min，烧结程序为120℃×0.5h 600℃×1h 1150℃×2h，随炉冷却至室温。
经测定，上述fealsi金属间化合物多孔材料的孔隙度为49.8％中间孔径为18.1um
实施例4
一种fealsi金属间化合物多孔材料的制备方法为：
首先，将铁粉、铝粉和硅粉按照72.75wt％fe(72.75g)、24.25wt.％al(24.25g)、3wt.％si(3g)的质量比例混合，将其放入密闭容器中。
其次，将混合后的粉末装入v型混料机中，开始混料，转速设定为60rpm左右，混料时间为24h
然后，将混合均匀的粉末取出，采用模具单向加压的成型方法进行压制成型，模具内径为φ30mm，加载压力为110mpa，制成φ30mm，厚3mm的圆形压坯。
最后，将所得压坯放入真空烧结炉中进行真空无压烧结，先将烧结炉抽真空至1×10-3pa，升温速度为5℃/min，烧结程序为120℃×0.5h 600℃×1h 1150℃×2h，随炉冷却至室温。
经测定，上述fealsi金属间化合物多孔材料的孔隙度为56.1％中间孔径为19.7um
对比例1
一种feal金属间化合物多孔材料的制备方法为：
首先，将铁粉和铝粉按照75wt％fe(75g)、25wt.％al(25g)、的质量比例混合，将其放入密闭容器中。
其次，将混合后的粉末装入v型混料机中，开始混料，转速设定为60rpm左右，混料时间为24h
然后，将混合均匀的粉末取出，采用模具单向加压的成型方法进行压制成型，模具内径为φ30mm，加载压力为110mpa，制成φ30mm，厚3mm的圆形压坯。
最后，将所得压坯放入真空烧结炉中进行真空无压烧结，先将烧结炉抽真空至1×10-3pa，升温速度为5℃/min，烧结程序为120℃×0.5h 600℃×1h 1150℃×2h，随炉冷却至室温。
经测定，上述fealsi金属间化合物多孔材料的孔隙度为42.4％中间孔径为16.7um，样品容易变形开裂，组织成分不均匀。
对比例2
一种fealsi金属间化合物多孔材料的制备方法为：
首先，将铁粉、铝粉和硅粉按照67.5wt％fe(67.5g)、22.5wt.％al(22.5g)、10wt.％si(10g)的质量比例混合，将其放入密闭容器中。
其次，将混合后的粉末装入v型混料机中，开始混料，转速设定为60rpm左右，混料时间为24h，
然后，将混合均匀的粉末取出，采用模具单向加压的成型方法进行压制成型，模具内径为φ30mm，加载压力为110mpa，制成φ30mm，厚3mm的圆形压坯。
最后，将所得压坯放入真空烧结炉中进行真空无压烧结，先将烧结炉抽真空至1×10-3pa，升温速度为5℃/min，烧结程序为120℃×0.5h 600℃×1h 1150℃×2h，随炉冷却至室温。
在测试过程中发现，在压制过程中样品不易成形容易开裂分层。fealsi金属间化合物多孔材料的孔隙度为57.26％，中间孔径为25.2um
对比例3
一种fealsi金属间化合物多孔材料的制备方法为：
首先，将铁粉、铝粉和硅粉按照83.64wt％fe(83.64g)、14.76wt.％al(14.76g)、1.6wt.％si(1.6g)的质量比例混合，将其放入密闭容器中。
其次，将混合后的粉末装入v型混料机中，开始混料，转速设定为60rpm左右，混料时间为24h
然后，将混合均匀的粉末取出，采用模具单向加压的成型方法进行压制成型，模具内径为φ30mm，加载压力为110mpa，制成φ30mm，厚3mm的圆形压坯。
最后，将所得压坯放入真空烧结炉中进行真空无压烧结，先将烧结炉抽真空至1×10-3pa，升温速度为5℃/min，烧结程序为120℃×0.5h 600℃×1h 1150℃×2h，随炉冷却至室温。
在测试过程中发现，烧结后的样品易脆，样品抗压强度降低。
对比例4
一种fealsi金属间化合物多孔材料的制备方法为：
首先，将铁粉、铝粉和硅粉按照73.8wt％fe(73.8g)、24.6wt.％al(24.6g)、1.6wt.％si(1.6g)的质量比例混合，将其放入密闭容器中。
其次，将混合后的粉末装入v型混料机中，开始混料，转速设定为60rpm左右，混料时间为24h
然后，将混合均匀的粉末取出，采用模具单向加压的成型方法进行压制成型，模具内径为φ30mm，加载压力为110mpa，制成φ30mm，厚3mm的圆形压坯最后，将所得压坯放入真空烧结炉中进行真空无压烧结，先将烧结炉抽真空至1×10-3pa，升温速度为10℃/min，烧结程序为先升温到120℃×0.5h，然后直接升温到1150×2h，随炉冷却至室温。
在测试过程中发现，样品发生了严重的变形与开裂，样品变为椭圆形，周围有许多细微裂纹。
1.一种fealsi金属间化合物多孔材料，其特征在于：所述多孔材料按质量百分比计，其组成如下：fe71.25～74.25wt％；al23.75～24.75wt.％；si1～5wt.％；该多孔材料的孔隙率为40％-60％。
2.根据权利要求1所述的一种fealsi金属间化合物多孔材料，其特征在于：所述多孔材料按质量百分比计，其组成如下：fe72.75～74.25wt％；al24.25～24.75wt.％；si1～3wt.％。
3.制备如权利要求1或2所述的一种fealsi金属间化合物多孔材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：按设计比例配取铁粉、铝粉、硅粉，混合获得混合粉末，混合粉末压制成型，烧结即得fealsi金属间化合物多孔材料，所述烧结工艺为：以3-7℃/min的速度升温至100-120℃，保温0.5-1h，然后再以3-7℃/min的速度升温至580-620℃，保温0.5-1h，再以3-7℃/min的速度升温至1120-1180℃，保温1-2h。
4.根据权利要求3所述的一种fealsi金属间化合物多孔材料的制备方法，其特征在于：所述铁粉为还原铁粉，其粒径为250～400目。
5.根据权利要求3所述的一种fealsi金属间化合物多孔材料的制备方法，其特征在于：所述铝粉为雾化铝粉，其粒径为300-400目；所述硅粉的粒径为600-800。
6.根据权利要求3所述的一种fealsi金属间化合物多孔材料的制备方法，其特征在于：所述混合在混料机中进行，混料转速为60-100rpm，时间为12-24h。
7.根据权利要求3所述的一种fealsi金属间化合物多孔材料的制备方法，其特征在于：所述压制成型的压力为100-150mpa。
8.根据权利要求3所述的一种fealsi金属间化合物多孔材料的制备方法，其特征在于：所述烧结时，在真空环境下进行烧结。
9.根据权利要求1或2所述的一种fealsi金属间化合物多孔材料的应用，其特征在于：将所述的多孔fealsi金属间化合物多孔材料应用于过滤材料。
技术总结