粉末粒径和烧结温度对K418高温合金多孔材料显微结构及性能影响

以气雾化K418镍基高温合金球形粉末为原料，经过粉末松装烧结制备出高温合金多孔材料。通过对多孔材料微观结构、渗透性能、毛细性能及压缩强度进行表征，研究了原始粉末粒径和烧结温度对多孔吸液芯样品显微结构及性能的影响。结果表明，随烧结温度增加，样品的平均孔径和孔隙率减小；在相同烧结温度下，随着原始粉末粒径增加，样品的平均孔径和孔隙率增大。在烧结温度为1230℃，粉末粒径为53～150μm的条件下，多孔材料样品综合性能最优，渗透率为13.69×10-15 m2，毛细压力为22.1 kPa，压缩强度为86 MPa。     

烧结铜基多孔毛细芯的孔隙特征及性能

以Na Cl为造孔剂,采用粉末冶金法制备具有高孔隙率的铜基多孔毛细芯材料,研究造孔剂粉末含量及粒度对毛细芯材料孔隙率、孔隙微观结构、等效孔径大小、渗透性能及抽吸性能的影响,并讨论孔隙结构、等效孔径及性能的关系。研究结果表明:随造孔剂含量增加,材料的孔隙率明显上升,材料内部的预制孔洞数量显著增加,使得许多预制孔洞相互贯通;减小造孔剂粒度会小幅度降低材料的孔隙率,同时使材料内部预制孔洞尺寸明显变小且分布趋向于均匀;毛细芯材料内部的间隙孔洞和预制孔洞可以组成不同类型的孔道,等效孔径大小与材料内部孔道结构及数量密切相关;通过改变造孔剂的含量和粒度,产生不同孔隙结构,可调控材料的等效孔径大小及分布;毛细芯的渗透性能及抽吸性能不仅仅由孔隙率决定,也与材料的孔结构、孔径大小及分布密切相关;孔隙率越高、平均等效孔径越小且孔径分布越集中的毛细芯,其毛细抽吸性能越好。     

Cu含量对多孔Ti-5Mn合金微观结构及力学性能的影响

以质量分数为50%的碳酸氢铵颗粒为造孔剂,使用粉末冶金工艺经真空烧结制备出多孔Ti-5Mn-xCu(x=0,3,5,10)合金,并研究了Cu含量对多孔Ti-5Mn合金微观结构及力学性能的影响。研究结果显示,制备得到的多孔Ti-Mn-Cu合金的孔隙率随着Cu含量的增加而逐渐降低,其大孔孔径略为减小,大孔壁上微孔数量逐渐减少。多孔Ti-Mn-Cu合金中出现了Ti₂Cu相,并且其相对含量随着Cu含量的增加逐渐增多。多孔Ti-Mn-Cu合金的弹性模量和抗压强度均随Cu含量的增加而提高。含3%～10%Cu和5%Mn的多孔Ti-Mn-Cu合金具有合适的孔结构和与人体骨相近的力学性能,具有作为抗菌骨科植入材料的潜力。     

轧钢铁皮制备多孔不锈钢化学成分及孔隙控制

 为了充分发挥氧化铁皮含铁品位高、杂质元素含量低、产生量大的优势和特点,并开发高附加值的金属制品,采用真空还原烧结的方法制备了316多孔不锈钢,并确定了适宜的制备工艺以及孔隙率的影响因素。研究过程中采用高温真空管式炉对试样进行还原烧结制备;采用直读光谱、氧氢氮联合检测仪、X射线衍射分析仪、扫描电镜等设备对试样的化学成分、物相组成和微观形貌进行了分析。研究结果表明,以轧钢铁皮为主要原料,配入还原剂及其他合金粉末,通过高温真空还原可以得到成分合格的316多孔不锈钢,确定最佳制备工艺为10-3Pa真空度、1 200 ℃下保温3 h;还原烧结过程中,锰合金的收得率仅为61%。制备出的试样为单一的奥氏体组织,同时有Cr₇C₃在晶内析出,晶界附近存在σ相析出。保温0~3 h内,试样的孔隙率由37.26%增加至40.27%,延长保温时间至4 h,金属颗粒之间的烧结更加完全,孔隙率降低至35.16%;将制坯压力由76.43增加至152.87 MPa,多孔不锈钢的孔隙率由42.07%降低至34.44%,呈现逐渐降低趋势。当制样压力大于152.87 MPa时,发生了造孔剂偏聚的现象,导致孔隙率略微增加至35.76%。造孔剂碳酸氢铵每多增加10%,多孔不锈钢的孔隙率增加9.3%。通过对正交试验分析发现造孔剂加入量对多孔不锈钢孔隙率的影响最为显著,制样压力次之,保温时间对孔隙率的影响最小。     

烧结气氛及时间对凝胶注模成形多孔NiTi合金性能的影响

多孔NiTi合金由于其优异的形状记忆性能和生物相容性而广泛应用于医用植入材料领域。以雾化Ni粉和机械破碎法制备的TiH_2粉末作为原料,以甲基丙烯酰胺作为单体,通过凝胶注模工艺制备出了性能良好的多孔NiTi合金,研究了不同烧结气氛和保温时间对多孔NiTi合金孔隙率、微观组织及力学性能的影响。结果表明:烧结气氛对烧结体的各项性能均具有较大的影响,同氩气及氢气气氛下烧结相比,真空烧结得到的合金孔隙分布均匀,相组成均一,孔隙率及机械性能较好,是理想的烧结气氛;随着烧结时间的增加,合金孔隙率降低,孔径分布更加均匀,抗压强度和杨氏模量增加,同时物相组成并未出现太大变化,单一的NiTi相很难通过延长保温时间来获得。对于固相体积分数分别为42%和45%的坯体,在真空环境下,烧结时间由1 h增加到4 h,其孔隙率分别由49.58%和48.52%降低到35.01%和33.49%,抗压强度由57.13和98.04 MPa增加到207.34和296.14 MPa,弹性模量由10.12和14.2 GPa增加到17.01和19.96 GPa。     

NaCl造孔剂添加量对多孔NiTi合金孔结构和力学性能的影响

选用Na Cl作为造孔剂,采用压制+烧结法制备孔结构和弹性模量可控的多孔Ni Ti形状记忆合金,采用SEM,XRD和形状回复率检测等测试手段研究造孔剂添加量对Ni Ti形状记忆合金的孔结构和力学性能的影响。结果表明:随Na Cl添加量增加,多孔体孔隙率从39%上升到72%,孔径大于50μm的孔隙数量明显增加;多孔体主要由Ni Ti奥氏体相(B2)和马氏体相(B19′)组成,并存在少量Ni Ti2,Ni3Ti和Ni4Ti3等相;合金的弹性模量随造孔剂的添加从30%时的10.8 GPa下降到70%时的1.5 GPa;当添加量为50%时,多孔体孔隙分布均匀,大于50μm的孔隙占45%,弹性模量为4.8 GPa,形状回复率达到最高值83%,最适合多孔植入体的要求。     

高毛细效率纯铜毛细芯制备工艺研究

为了有效提升纯铜毛细芯的毛细效率和传热极限，利用粉末冶金方法制备高毛细效率毛细芯。以氧化亚铜粉末为铜源在不同温度还原制成铜粉，研究了还原温度对铜粉性能的影响。铜粉经模压、烧结制备出了毛细芯，研究了不同还原铜粉、生坯孔隙率、烧结温度等因素对毛细芯孔隙率、最大孔径和渗透率等多孔性能的影响，并观察了还原铜粉和毛细芯的表面显微形貌。结果表明，600～850℃还原温度区间内，随着还原温度提高，铜粉粒度增大，粒度分布宽化，松装密度随之增加；在相同烧结条件下，毛细芯烧结后的最大孔径相比生坯有所增大，毛细芯的最大孔径及孔隙率随着还原铜粉粒度增大和生坯孔隙率(40%～55%区间内)增加而增加，在孔隙率和最大孔径同步增大的耦合作用下渗透率相应增大；600～800℃区间内，提高烧结温度导致烧结毛细芯的最大孔径增大、渗透率增加而孔隙率减小；采用600℃还原所制备的<28μm铜粉在700℃烧结，获得最大孔径2.4μm，孔隙率51.5%，渗透率1.353×10^-13 m²的高毛细效率纯铜毛细芯。     

造孔剂法制备多孔镍及其性能

添加氯化钠作为造孔剂,采用粉末冶金方法制备高孔隙率小孔径多孔镍。对多孔镍的孔隙特征、力学性能进行了研究。结果表明：通过调整造孔剂比例、烧结温度及冷却时间工艺参数,可以制备出孔隙率为60.84%～64.92%,平均孔径为0.20～8.80μm,小于20μm孔径占比为92.0%～96.1%,压缩屈服强度为8.9～13.4 MPa的多孔镍;随着烧结后冷却时间的增加,平均孔径减小,压缩强度呈增加趋势。     

制备铁基高温合金多孔材料的新方法

向Fe-Cr-W-Ti-Y合金粉末中添加原子比为3∶1的Fe/Al混合粉末,利用Kirkendall效应和Fe、Al反应造孔制备铁基高温合金多孔材料.研究Fe/Al混合粉末的添加量对Fe-Cr-W-Ti-Y高温多孔材料开孔隙率及孔结构的影响.结果表明,加入Fe/Al混合粉末能显著提高烧结坯的开孔隙率,但并非所加Fe/Al混合粉末含量越多越好,Fe/Al混合粉末质量分数为15％时,烧结坯开孔隙率达到最大值33％.Fe/Al混合粉添加量在15％～45％范围内,随Fe/Al混合粉末含量增加烧结坯的开孔隙率下降.     

压制压力对多孔TiAl合金孔结构及过滤性能的影响

以Ti、Al混合粉末为原料，通过反应烧结制备TiAl金属间化合物多孔过滤材料，分析压制压力对孔隙率、最大孔径及渗透系数的影响。结果表明：随着压制压力从90MPa增加到375MPa时，总孔隙率呈“急剧减小-平缓减小-平缓减小-平缓减小”的变化趋势，开孔隙率呈“急剧减小-平缓减小-显著增大-急剧减小”的变化趋势，最大孔径呈“急剧减小-减小-减小-减小”变化，而渗透系数呈“急剧减小-平缓减小-平缓增大-急剧减小”的变化。综合考虑压制压力对孔隙率、最大孔径及渗透系数的影响，当压制压力为250MPa时，TiAl合金烧结坯具有较大的开孔隙率、较小的孔径和较大的渗透系数。改变颗粒之间的间隙大小及数量，从而影响反应造孔和孔隙长大，是压制压力影响孔隙率、最大孔径的机制。     

等离子喷涂 YSZ 可磨耗涂层孔隙率与力学性能关系研究

本文主要研究了多孔 YSZ 可磨耗封严涂层孔隙率与其力学性能的关系。 采用高能等离子喷涂制备了不同 孔隙率自支撑 YSZ 涂层试样, 采用三点弯曲实验研究了孔隙率与 YSZ 涂层室温和 1060 ℃高温力学性能的关系。 结果表明, 涂层孔隙率在 11.61%~28.80% 之间时, 室温下涂层断裂韧性为 12.48 MPa·m1/2~20.96 MPa·m1/2, 抗弯 强度为 17.10 MPa~43.75 MPa, 弹性模量为 3.64 GPa~13.13 GPa, 1060 ℃下涂层断裂韧性为 9.79 MPa·m1/2~13.71 MPa·m1/2, 抗弯强度为 20.20 MPa~35.12 MPa, 弹性模量为 5.15 GPa~11.00 GPa。 随孔隙率增加, 涂层断裂韧性增加, 抗弯强度、 弹性模量减小。 在中、 低孔隙率下, 涂层在高温下的抗弯强度、 弹性模量和断裂韧性低于室温, 在高 孔隙率下, 高温条件下涂层的抗弯强度、 弹性模量高于室温。 随着孔隙率的增加, 高温条件涂层力学性能的变化 趋势相较室温时更为平缓。     

高钨含量先进屏蔽材料的力学性能研究

采用粉末冶金法制备了具有吸收中子和屏蔽γ射线的优异屏蔽性能的钨硼铝材料，研究了高钨含量对钨硼铝材料显微组织结构和力学性能的影响。结果表明，在选定的钨含量范围内，钨硼铝材料中大部分Al和W以单相存在，其中出现了WAl12相，这对钨硼铝材料起到了有效的增强作用。而随着钨含量增加，抗拉强度呈现降低的趋势。铝含量的减小不利于钨硼铝材料的结合强度，当含钨量为80%时，即80W1.46B₄C/Al，具有最优的综合力学性能，抗拉强度R_m为252 MPa，屈服强度R_p0.2为209 MPa，伸长率A_50mm为2.1%，冲击韧性为3.0 J/cm²，硬度HV₅为95.7。     

多孔Ti-Nb合金材料的制备与性能研究

采用粉末冶金添加造孔剂法制备多孔Ti-Nb合金,研究不同Nb含量对合金物相结构、微观孔隙形貌、孔隙率、抗压强度及耐腐蚀性能的影响.研究结果表明:多孔Ti-Nb合金具有α和β双相组织,随Nb含量的增加,材料中的β相含量逐渐增大,Nb含量为25％～ 30％时材料的孔隙大小和分布较均匀,平均孔径为300 μm左右;随Nb含量的增加,材料的孔隙率随之增大,径向收缩率和抗压强度逐渐减小,耐腐蚀性呈先增大后减小趋势,在Nb含量30％时材料的耐腐蚀性最强,其孔隙率为33.6％,径向收缩率为7.3％,抗压强度为130 MPa.     

银含量对多孔钛微观结构和力学性能的影响

以具有抗菌性的银作为合金化元素,以碳酸氢铵作为造孔剂,应用粉末冶金的方法制备出不同银含量的多孔钛银合金,并应用称重法、带能谱的扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能力学试验机等研究了银含量对多孔钛微观结构和力学性能的影响。结果表明:银的添加量为3%时,多孔钛的孔隙率从65.18%升高到68.25%,多孔钛银合金的抗压强度和弹性模量均增加。进一步增加银的含量到10%时,多孔钛银合金的孔隙率保持在68%左右,其抗压强度和弹性模量变化较小。银的加入对多孔钛的孔结构无明显影响,其相成分主要为α-Ti。多孔钛银合金具有良好的孔结构和力学性能,有潜力用作抗菌骨科植入材料用于松质骨缺损修复。     

烧结工艺对多孔Ti-5Cu合金微观结构和力学性能的影响

以40%球形硬脂酸为占位剂,应用粉末冶金法制备出具有各向异性多孔结构的多孔Ti-5Cu合金,并研究了烧结工艺对多孔Ti-5Cu合金微观结构和力学性能的影响。结果表明烧结温度和保温时间对制备出的多孔Ti-5Cu合金的相组成没有明显影响,但对其微观结构和力学性能有较大影响。在900℃保温2 h制备出孔结构和力学性能较佳的多孔Ti-5Cu合金,其孔隙率为68.25%,抗压强度为89.00 MPa,弹性模量为3.79 GPa,与人体骨的力学性能相近,有潜力用作骨修复材料。     

氟化镧对多孔钛的影响研究

采用添加造孔剂法制备多孔钛,并且加入微量氟化镧以期得到高孔隙率高强度的多孔钛。选取三种不同粒径的钛粉做为原料,分别制备多孔钛,并且加入氟化镧探究其对多孔钛的影响效果。随着钛粉粒径的减小,多孔钛的开孔率、孔隙率随着下降,孔径尺寸略有减小;且多孔钛的抗压强度、弹性模量和抗弯强度随之增强,但不同粒径的多孔钛,氟化镧的增加效果不同,而细化晶粒是氟化镧能增强多孔钛力学性能的原因。综合考虑,C组(粒径最小)制备所得的多孔钛力学性能最佳,其中氟化镧的添加量为0.3%(质量分数)时抗压强度、弹性模量分别为157.84 MPa和3.73 GPa,抗弯强度为66.62 MPa。     

多孔TiNb合金的制备及力学与腐蚀性能研究

本实验采用粉末冶金法制备多孔Ti-35%Nb合金,并对其显微组织、力学及腐蚀性能进行了研究.所制备样品的孔洞分布均匀,孔的连通性好;显微组织主要由β-Ti组成,其压缩曲线表现出典型的开孔泡沫的特征;力学性能能够满足人体多孔骨的移植要求.随着孔隙率的增加弹性模量减小,但强度和腐蚀性能也同时下降.因此,对孔隙率的选择应综合这两方面来考虑.     

多孔镍毛细芯的制备及其力学性能

以羰基镍粉为原料,选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为造孔剂,采用粉末冶金方法制备孔结构和孔隙可控的多孔镍毛细芯。采用X射线衍射仪、扫描电镜和力学性能测试等检测手段对多孔镍的物相组成、孔隙特征和力学性能进行检测和分析。研究烧结温度、造孔剂PMMA含量和粒径对多孔镍的孔结构和力学性能的影响。结果表明,随烧结温度升高,多孔镍孔隙率减小,孔径变小,力学性能升高;随造孔剂PMMA含量和粉末粒径增大,孔隙率增加,孔径增大,力学性能下降。在烧结温度为800℃,PMMA体积分数为80%、粉末粒径为5μm条件下制备的多孔镍综合性能最佳,孔隙率为71.9%,平均孔径为2.37μm,抗弯强度和抗压强度分别为25.3 MPa和8.7 MPa。     

钛合金纤维多孔材料制备及压缩性能

为降低钛及钛合金制品的成本，以钛锭表面切削下来的钛屑（切削纤维）为原料，经过清洗、剪切、压制、高温约束烧结等工序制备成钛合金纤维多孔材料，观察材料微观结构，分析压制压力和孔隙率之间的关系，并研究烧结温度、纤维宽度、孔隙率对钛合金纤维多孔材料压缩性能的影响规律。结果表明，钛合金纤维多孔材料内部均为通孔，随着压制压力的增加，钛合金纤维多孔材料的孔隙率随之降低。纤维宽度为2 mm，孔隙率为56.0%，烧结温度为1200℃条件下制得的钛合金纤维多孔材料平台应力达17.34 MPa。本文实现了原材料零成本制备钛合金纤维多孔材料，可用于阻尼减振、冲击防护等领域。     

Al-Fe-Sc合金压缩蠕变行为及形貌演变研究

通过压缩蠕变测试及Al-Fe-Sc合金形貌观察，研究了不同压缩蠕变参数对合金蠕变行为及形貌的影响。实验采取压缩蠕变参数：70和90 MPa压应力，90,120和150℃蠕变温度。发现Al-Fe-Sc合金在70 MPa/90,120和150℃条件下，稳态蠕变速率为1.57×10^-7,1.37×10^-5和3.35×10^-6 s^-1，硬度为HV 40.58,HV 35.16和HV 42.32；在90 MPa/90,120和150℃条件下，稳态蠕变速率为1.79×10^-6,1.36×10^-5和7.60×10^-6 s^-1，硬度为HV 45.54,HV 34.46和HV 50.34。样品形貌随温度的升高和压力的增大由各向异性趋向于多种取向，锯齿状晶粒晶界越明显。透射电镜(TEM)图像显示Al₃Sc沉淀相弥散分布在亚晶粒中和亚晶界处，强烈地阻碍了位错和晶界的移动，起到强化力学性能和抑制压蠕变变形的作用。