多孔蒙乃尔合金的制备及其结构特性

为了制备蒙乃尔合金多孔材料,本文以蒙乃尔粉为原料,以K2CO3为造孔剂,采用烧结-溶解法制备了不同孔隙率的蒙乃尔合金多孔试样。研究了造孔剂体积分数、压坯压力和烧结温度对试样孔隙率、孔径和透气度的影响。实验结果表明,当造孔剂的体积分数在20%~ 40%之间时,制备的样品孔隙率为31%~46%。当压坯压力在200~400MPa范围时,随压力的增大试样的孔隙率、孔径和透气度均减小;当烧结温度在850~1000℃范围时,随烧结温度升高,孔径和透气度先增大后缓慢降低,在950℃达到峰值。当造孔剂体积分数为30%,压制压力为200MPa,烧结温度950℃时,所制备的蒙乃尔多孔材料孔隙率为37%,最大孔径为21.5μm,透气度为76.77 m3/(h?kPa?m2)。     

医用多孔Ti-10Mo合金的制备及力学性能

以元素粉末为原料添加造孔剂碳酸氢铵,采用粉末冶金模压烧结技术制备了多孔Ti-10Mo合金,探讨了烧结工艺与造孔剂含量对合金组织、孔隙特征和力学性能的影响规律。结果表明,在1300℃烧结可制备出具有典型魏氏体组织、孔隙分布均匀的多孔Ti-10Mo合金材料;随着造孔剂含量增加,合金孔隙率增加,孔径变大孔壁变薄,当造孔剂含量达到50%,孔隙结构互相贯通,孔径尺寸大幅增加;添加50%~60%造孔剂,制备Ti-10Mo合金孔隙率为62.8%~66.9%,平均孔径尺寸为485.6~545.9μm,其弹性模量为2.9~1.3 GPa,抗压屈服强度为129.2~56.1 MPa。     

造孔剂添加量对凝胶注模成型工艺制备8YSZ多孔陶瓷性能的影响

采用叔丁醇基凝胶注模成型工艺结合添加造孔剂法制备了高固相含量的YSZ多孔陶瓷。研究了固相含量为50%(体积分数)时,不同造孔剂添加量对烧结8YSZ多孔陶瓷的孔径及其分布、气孔率、抗弯强度以及热导率的影响。研究结果显示:8YSZ多孔陶瓷的气孔分布均匀,孔径在10μm左右,孔壁致密;气孔率在22.9%～39.8%之间,且随着造孔剂添加量的增加而增加;抗弯强度随着造孔剂添加量的增加而减小,最高可达(85.24±2.31)MPa;热导率在0.735～1.108W/m·K之间,且随着造孔剂添加量的增加而降低。上述结果表明,凝胶注模工艺中同时添加造孔剂不仅可以实现高固相含量多孔陶瓷的制备,而且可以同时实现孔结构可控,最终得到兼具有高强度、高气孔率和低热导率的8YSZ多孔陶瓷。     

一种高孔隙率金属多孔载体材料的制备方法

一种高孔隙率金属多孔载体材料的制备方法,涉及一种用于宇航与环保领域的特殊物质吸附贮存、催化剂载体的高孔隙率、小孔径的金属多孔体的制备方法。本发明采用金属粉末与造孔剂均匀混合形成的包覆粉末经压制成形、多阶段保温的烧结工艺,制备出多孔金属载体材料。通过添加造孔剂,减小粉末颗粒之间的接触面,最终达到高孔率、小孔径、高通孔率的目的,得到了性能优异的多孔金属载体材料,其孔率〉60％,孔径〈35μm,通孔率为95％以上。     

造孔剂含量对多孔BN/Si3N4复合陶瓷结构和性能的影响

以Si3N4为基体、BN为添加剂,采用添加PMMA造孔剂法制备出具有优良力学性能和介电性能的多孔BN/Si3N4复合陶瓷。通过对材料的物相组成、显微结构、气孔率、孔径分布、力学及介电性能的表征和测试,系统分析了造孔剂含量对材料结构和性能的影响。结果表明:随着造孔剂含量的增加,多孔BN/Si3N4复合陶瓷的气孔率增大,抗弯强度减小,介电常数减小,而介电损耗呈微弱的上升趋势。当造孔剂粒径为2μm,含量为5%(质量分数,下同)时,制备出气孔率达到40.8%,抗弯强度达到(114.67±10.73)MPa,介电常数为4.0,介电损耗为3.3×10-3的高性能多孔BN/Si3N4复合陶瓷透波材料。     

碳化硅晶须制备微孔陶瓷

介绍一种制备碳化硅微孔陶瓷的新方法。以碳化硅晶须为主要原料,不添加任何造孔剂,采用传统的烧结工艺,在1700℃下制备出孔隙率高于56%、平均孔径为3.8?m、弯曲强度为158 MPa的碳化硅微孔陶瓷,并研究了制备工艺对制品性能的影响。研究结果表明微孔的形成机理主要是晶须之间的架桥作用;通过调节碳化硅晶须的长径比、烧结助剂用量、烧结温度等条件,可以有效地控制微孔陶瓷孔隙率的高低、孔径的大小及其力学性能。     

多孔NiTi形状记忆合金的制备工艺

以NH_4HCO_3为造孔剂,利用元素粉末混合烧结法制备了多孔NiTi形状记忆合金。研究了压制压力、烧结温度和烧结时间对多孔NiTi合金孔结构的影响,并分析了其物相组成。结果表明:随压制压力的增加,平均孔径和孔隙率逐渐减小;随烧结温度提高,多孔NiTi合金的平均孔径减小、孔隙率先增加后减少,孔隙分布趋于均匀;随烧结时间延长,多孔NiTi合金的平均孔径及孔隙率先增加后减少。在造孔剂添加量50%,压制压力250 MPa,烧结温度1000℃,烧结时间6 h条件下可制备出孔结构均匀(平均孔径为314μm,孔隙率56.3%)的多孔NiTi合金,其基体相为B2(NiTi)相。     

造孔剂法制备新型多孔Ti-Nb-Ta-Mo-Zr合金

以尿素、碳酸氢铵和硬脂酸三种不同的材料作为造孔剂,采用粉末冶金法制备出多孔Ti-Nb-Ta-Mo-Zr合金。比较了相同质量分数不同造孔剂对多孔钛合金的显微形貌、孔隙率、抗压强度和弹性模量的影响。结果表明,加入碳酸氢铵的多孔材料孔隙率为34.38%,大部分孔洞直径小于100μm,平均直径为60~80μm,出现超大孔洞的情况较少;且添加碳酸氢铵的多孔材料成孔均匀,孔洞大多为圆形或近圆形,其抗压强度为130.75MPa,弹性模量为9.562 GPa,与人体骨骼的弹性模量相近。因此确定碳酸氢铵作为多孔Ti-2.1Nb-0.9Ta-14Mo-7Zr合金的造孔剂。     

造孔剂法制备多孔钴基生物材料及性能

以NH4HCO3为造孔剂,采用粉末冶金烧结工艺制备出多孔钴基生物材料。并借助XRD、金相显微镜、扫描电镜和力学试验机对多孔钴的微观结构、形貌和性能进行了检测与分析。结果表明,多孔钴的孔隙特征受到NH4HCO3造孔剂粒度、形貌、含量和烧结温度的影响。在850℃烧结温度下,添加19%(质量分数)、270~380μm的NH4HCO3造孔剂,制备出的多孔钴性能最优,其相组成为单一的α-Co相,孔隙率为64.3%,密度3.18 g/cm3,孔径尺寸300~400μm,弹性模量为1.17 GPa,抗压强度60.9 MPa,与人体松质骨力学性能相匹配。     

粉末冶金法制备多孔Ti-HA生物复合材料的研究

以碳酸氢铵粉末为造孔剂,羟基磷灰石(HA)和Ti-6Al-4V粉末为原料,采用粉末冶金法制备多孔Ti-HA生物复合材料,并测定了其微观结构和力学性能。通过分析碳酸氢铵含量和成型压力对材料力学性能和孔隙率的影响,得到材料的抗压强度和孔隙率随成型压力的增加而分别增加和减少,随碳酸氢铵含量的增加则分别减少和增加。当碳酸氢铵含量为20wt%和30wt%时,材料的孔隙率分布在30%～50%,抗压强度高于20 MPa,孔径分布在100～500μm。     

高强度多孔氮化硅陶瓷的制备及性能研究

以氮化硅为原料,以叔丁醇为溶剂,采用凝胶注模成型工艺和无压烧结工艺,制备出具有高强度和高气孔率的多孔氮化硅陶瓷。在浆料中初始固相含量固定为10vol%的基础上,研究烧结温度和保温时间对多孔氮化硅陶瓷材料的气孔率、孔径尺寸分布、物相组成及显微结构的影响,分析抗弯强度与结构之间的关系。结果表明,通过改变烧结温度和保温时间,可制备气孔率63.3%~68.1%的多孔氮化硅陶瓷;气孔尺寸呈单峰分布,平均孔径为0.97~1.42μm;抗弯强度随烧结温度提高或保温时间延长单调增大,在1750℃保温1.5h下达到最大值(74.2±8.8)MPa。     

氮化硅基多孔陶瓷的孔隙结构控制

氮化硅多孔陶瓷的孔隙率、孔径的调节与孔隙结构的控制主要是通过改变粉料颗粒配比、料浆浓度、成形密度和烧结工艺来实现的,得到的材料多以β-Si3N4为主相,对α-Si3N4多孔陶瓷材料的研究较少。本实验以磷酸锆为结合剂并添加不同成孔剂低温常压烧结制备以α-Si3N4为主相、孔隙可控的氮化硅基多孔陶瓷,孔隙率范围30%~70%,抗弯强度16~108MPa。     

不同无机铵盐对陶瓷结合剂CBN砂轮造孔的应用研究

分别研究了无机铵盐NH4F、NH4Cl、（NH4）2SO4和NH4HCO3的不同添加量对低温陶瓷结合剂CBN砂轮造孔的影响,采用气孔率、抗折强度以及试样SEM断口形貌对造孔效果进行了评价。结果表明：NH4Cl使砂轮开裂,不能作为低温陶瓷结合剂CBN造孔剂。NH4F造孔效果不明显,不适合造孔。（NH4）2SO4造孔剂的质量分数应控制在5％以内,质量分数达到5％时,砂轮孔隙率为36．14％,抗折强度为29．03MPa,气孔皆为小孔,气孔可调性差。NH。HCO,造孔剂质量分数应控制在15％以内,质量分数为5％时,砂轮孔隙率为34．19％,抗折强度为40．32MPa;质量分数增加到15％时,孔隙率达到42．5％,抗折强度为29．16MPa,且大孔径气孔比例随质量分数的提高而提高,气孔可调性好。     

凝胶注模成型制备微多孔氮化硅陶瓷

采用凝胶注模法,在无其它添加剂的条件下,通过提高单体含量,成功制备出高性能微多孔氮化硅陶瓷,陶瓷抗弯强度高达137 MPa以上,气孔率高达50%以上,孔中径小于1 μm.结果表明:随着有机单体含量的增加,氮化硅微多孔陶瓷气孔率单调增加;随着固含量的增大,氮化硅微多孔陶瓷气孔率单调下降,抗弯强度先上升然后又下降,固含量有一优化值,此时陶瓷体抗弯强度最大;随着烧结温度的增加,氮化硅陶瓷强度单调增加,而气孔率单调下降.     

初始浆料中固相含量对莫来石多孔陶瓷显微结构和性能的影响

以叔丁醇为溶剂,采用凝胶注模工艺制备莫来石多孔陶瓷,研究不同固相含量对莫来石多孔陶瓷的显微结构、气孔率、气孔尺寸及分布、压缩强度和室温热导率的影响。实验结果表明,莫来石多孔陶瓷的气孔率和开气孔率分别在54.9%~61.2%和50.8~55.5%;气孔分布均匀且呈单峰分布,气孔孔径为2.34~3.52μm;在相同的烧结制度下,固相含量升高,莫来石多孔陶瓷的收缩率变小,气孔率降低,压缩强度和热导率明显升高,最高强度达59.5MPa,最低热导率为0.408W/m·K。     

Si粉粒径及其添加量对SiC陶瓷材料结构和性能的影响

将平均粒径为75 μm和48 μm、质量分数为0%~8%的Si粉分别添加到SiC陶瓷材料中,在1550℃下保温3 h烧成,研究Si粉粒径及其添加量对SiC陶瓷材料烧结性能、力学性能和显微结构的影响。结果表明:添加不同粒径及质量分数的Si粉可改善SiC陶瓷材料的显微结构,提高其烧结性能和力学性能;在一定范围内,较小粒径的Si粉更有利于形成均匀、致密的SiC烧结体,大幅提升SiC陶瓷材料的性能;当Si粉粒径为48 μm且添加的质量分数为4%时,SiC陶瓷材料的烧结性能和力学性能较优,其体积密度和显气孔率分别为2.58 g/cm3和13.5%,抗弯强度和洛氏硬度分别为25 MPa和115 HRB。      

喷射成形含锰Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织

为提高Al-Zn-Mg-Cu合金的强度,利用喷射成形的方法制备了含锰Al-Zn-Mg-Cu合金锭,并利用X射线衍射（XRD）、光镜（OP）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和示差扫描热分析（DSC）研究了其微观组织特征。结果表明：喷射沉积坯主要由晶粒尺寸为5～25μm的细小等轴晶粒、MgZn2和Al6Mn相组成。纳米级的MgZn2颗粒弥散分布于基体,而平均尺寸为5μm的Al6Mn一次相颗粒沿晶界析出。沉积合金中也发现了少量的CuAl2,Al3Zr和共晶组织。沉积坯中缩孔疏松的体积分数约为12%。DSC分析结果说明大部分溶质原子在喷射成形过程中析出,在450℃以下的加热过程中没有明显的热反应发生。随着退火温度的升高,基体晶粒和Al6Mn颗粒单调长大,但Al6Mn颗粒的长大速率显著低于基体晶粒的长大速率。当退火温度高于375℃时,基体晶粒迅速长大。     

多孔TiC/NiAl复合材料的孔洞形貌及抗压强度

通过控制Ti、C、Ni、Al粉末之间的反应,利用自蔓延技术原位合成多孔TiC/NiAl复合材料,研究Ti-C(摩尔比1∶1)含量对多孔材料孔洞形貌和抗压强度的影响。结果表明:多孔材料孔洞形貌主要受反应物吸附气体挥发和液相流动的影响,Ti-C含量增加,孔隙率和孔径增大。当Ti-C含量为0～25%时,孔洞分布均匀,形貌以近球形为主,孔径大小在20～70 μm之间;多孔材料抗压强度随Ti-C含量增加逐渐增大。当Ti-C含量为30%时,除近球形孔洞外,还出现了一些尺寸大于100 μm的形状不规则孔洞和狭长形孔洞,抗压强度下降。     

温度对PCM法制备大尺寸泡沫铝的影响

在对静态PCM法制备泡沫铝的研究基础上,设计出动态制备大尺寸泡沫铝的实验装置,通过调整温度来控制预制体的发泡。研究了两种不同牵引速度（0.496 mm/s、0.687 mm/s）下预制体的发泡过程,研究发现：所得大尺寸泡沫铝孔结构质量（通过孔隙率、当量圆直径来衡量）随着发泡温度升高而提高,当温度超过800℃（v=0.496 mm/s）、820℃（v=0.687 mm/s）时,泡沫铝孔结构质量反而会下降。同时对其影响机理进行了分析。当牵引速度为0.496 mm/s时,发泡温度在780℃～800℃时,可以获得孔隙率在70%以上,孔径在2.75 mm左右,孔结构圆形度在0.68以上的大尺寸泡沫铝;当牵引速度为0.687 mm/s时,发泡温度在800℃～820℃时,可以获得孔隙率在65%～70%,孔径在2.5 mm左右,孔结构圆形度在0.67以上的大尺寸泡沫铝。     

Microstructures and properties of porous TiAl-based intermetallics prepared by freeze-casting

Preparation of porous TiAl-based intermetallics with aligned and elongated pores by freeze-casting was investigated. Engineering Ti−43Al−9V−1Y powder (D₅₀=50 μm), carboxymethyl cellulose, and guar gum were used to prepare the aqueous-based slurries for freeze-casting. Results showed that the porous TiAl was obtained by using a freezing temperature of −5 °C and the pore structure was tailored by varying the particle content of slurry. The total porosity reduced from 81% to 62% and the aligned pore width dropped from approximately 500 to around 270 μm, with increasing the particle content from 10 to 30 vol.%. Furthermore, the compressive strength along the aligned pores increased from 16 to 120 MPa with the reduction of porosity. The effective thermal conductivities of porous TiAl were lower than 1.81 W/(m·K) and showed anisotropic property with respect to the pore orientation.