放电等离子烧结法制备以升华性材料为造孔剂的人体植入骨替代多孔镁块体材料

以萘为造孔剂, 采用放电等离子烧结技术(spark plasma sintering, SPS)制备多孔镁块体材料。结果表明, 采用放电等离子烧结技术在470℃时可以制备出结构与尺寸可控性好、开孔率与孔隙率(44.25%)较高、粉体颗粒无明显长大的多孔金属镁块体材料。升华性造孔剂可对孔隙体积进行有效调节, 实现多孔镁材料体内小孔与大孔的合理搭配, 进一步改善多孔镁材料孔隙之间的连通性。将升华性造孔剂与放电等离子烧结技术相结合后, 对于开孔性与颗粒连接性要求较高的多孔金属材料制备具有技术优势, 并对解决传统造孔剂法制备生物多孔金属材料所面临的二次污染问题具有很好的借鉴意义。     

采用升华性材料做造孔剂制备多孔钯材料

以海绵钯为原料,萘为造孔剂,采用放电等离子烧结法(SPS)进行了多孔钯块体材料的制备。结果表明,利用升华性材料在较低温度便可完全脱离材料体的特性,可实现多孔钯材料的无污染制备,并可实现多孔钯材料孔隙率与孔径分布等指标的调控。采用该方法在550℃时可以制备出结构稳定性与力学性能好、表面洁净度与孔隙率(89.93%)高的多孔钯块体材料。该方法可为高洁净度多孔材料的制备提供一条可供借鉴的有效途径。     

造孔剂含量对粉末轧制制备多孔钛合金板的影响北大核心

采用体积分数为40%~70%的碳酸氢铵颗粒做造孔剂,通过粉末轧制技术成功制备了孔隙率为42.8%~68.5%的大尺寸多孔TC4钛合金板材。结果表明:当轧制工艺不变时,轧制压力和生板坯厚度随造孔剂含量的增加而降低。低温脱除造孔剂后高温高真空烧结制备所得的多孔钛合金板的孔隙率,随造孔剂含量的增加而增加,当造孔剂体积分数为60%~70%时,孔隙连接度增大,孔隙变均匀,孔隙率最高可达68.5%。当造孔剂体积分数由40%增加至70%时,多孔钛合金板的抗拉强度由124.7 MPa迅速降低至12.7 MPa;随着造孔剂含量的增加,多孔钛合金的受力由孔壁向孔棱过渡,断裂面不断减少。     

造孔剂含量对粉末轧制制备多孔钛合金板的影响

采用体积分数为40%～70%的碳酸氢铵颗粒做造孔剂,通过粉末轧制技术成功制备了孔隙率为42.8%～68.5%的大尺寸多孔TC4钛合金板材。结果表明:当轧制工艺不变时,轧制压力和生板坯厚度随造孔剂含量的增加而降低。低温脱除造孔剂后高温高真空烧结制备所得的多孔钛合金板的孔隙率,随造孔剂含量的增加而增加,当造孔剂体积分数为60%～70%时,孔隙连接度增大,孔隙变均匀,孔隙率最高可达68.5%。当造孔剂体积分数由40%增加至70%时,多孔钛合金板的抗拉强度由124.7 MPa迅速降低至12.7 MPa;随着造孔剂含量的增加,多孔钛合金的受力由孔壁向孔棱过渡,断裂面不断减少。     

粉末冶金制备建筑用多孔不锈钢组织和性能分析

通过粉末冶金工艺制备建筑用多孔不锈钢材料,对不同孔隙率的试样进行力学强度与耐蚀性测试。结果表明:当造孔剂加入量增加,试样生成更多的孔隙,引起孔隙率升高,孔隙分布更均匀。试样中都包含奥氏体A相及部分氮化物,析出一定量的CrN与Cr_2N组织。当造孔剂加入量增大,试样拉伸强度与屈服强度缓慢减小,多孔块体和具有致密结构的块体在力学性能方面存在显著差异;试样自腐蚀电位逐渐降低,从-0.761 V降低至-0.988 V;腐蚀电流密度增大,从0.002 mA/cm~2上升到0.496 mA/cm~2,腐蚀速率增大。     

造孔剂(NH_4)_2CO_3含量对FeAl多孔材料性能的影响

以Fe、Al元素粉末为原料,通过添加造孔剂(NH4)2CO3,利用偏扩散/反应合成,制备具有可控孔结构特征、高孔隙率的FeAl多孔材料;采用XRD、SEM、OM及孔结构与力学性能检测等测试手段研究造孔剂(NH4)2CO3添加量对FeAl多孔材料的孔结构与力学性能的影响。结果表明,随造孔剂添加量增加,FeAl多孔材料的孔隙率升高,当造孔剂质量分数为15%时,孔隙率高达60%;力学性能随孔隙率增加而下降,抗弯强度与孔隙率呈指数递减关系;并得出了孔隙率与抗拉强度关系的定量方程σb=165(1-p)2.4。     

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。     

多孔金属材料制备工艺及展望

本文介绍了多孔金属材料现阶段的发展状况、常用制备工艺及功能应用,并对多孔金属材料的发展趋势进行了展望。制备方法主要是从熔体、粉末、沉积几方面展开概述,再对各种工艺的制备原理、优缺点、孔隙率和金属材料进行了综述,并列举了近年国际、国内采用新型发泡剂和造孔剂对多孔金属的研究状况和成果。多孔金属材料既可以用于结构材料也可以用于功能材料,在减振、吸能及轻量化方面有着广阔的应用前景。     

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。     

冷压烧结溶解法制备多孔泡沫铝合金的研究

对在6061铝合金中加入可溶性填充物混合-压制-烧结-溶解造孔的制备多孔泡沫铝合金方法及其工艺参数进行了探讨，通过控制金属材料与填充材料的尺寸和比例来获得孔径均匀、孔隙率可控的多孔泡沫金属材料，已制备出相对密度为0．5—0．6，平均孔径为0．10-0．25mm，孔隙率为40％-50％的多孔泡沫铝合金试样。该方法较好地解决了直接压制烧结法在高压下破坏了材料的多孔性以及机械强度和高孔隙率不能同时保证的矛盾。     

The Porous Structure of a Permeable Nickel Material with a Bimodal Pore-Size Distribution

An SIAMS-600 computer system has been used to analyze the biporous structure of a nickel material formed with the use of a pore-forming agent. The pore size distribution is narrower in a material in which the size of the pore-forming agent particles is smaller, which is due to the better mixing of the metal and pore-forming agent powders. These materials have an anisotropic porous structure, with the pores having a shape elongated perpendicular to the pressing direction.     

Ni-Cr-Co-W-Mo-Al-Ti合金制备多孔材料的组织与性能研究

用粉末烧结法制备了孔结构为球形中空孔和线型中空孔的镍基多孔高温合金材料.对试样进行显微组织观察和力学性能测试.结果表明:制备的多孔高温合金材料的孔隙分布均匀,孔径大小一致.通过高温烧结,多孔合金骨架处的金属颗粒之间形成了烧结颈,发生了烧结结合.生成孔的孔隙度随造孔剂(尿素)的添加量增加而增加,当造孔剂的质量分数为40%时,可得到孔隙度为81.62%的球形多孔材料.多孔材料具有优良的能量吸收性能,其压缩性能随孔隙度和孔径的增加而下降.     

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。     

新型多孔粒状赤泥吸附材料的制备及表征

采用微波造孔活化技术,在不添加造孔剂的情况下,对赤泥实现造孔活化和强化来制备新型吸附材料。利用XRD、SEM、FTIR等手段对制备的吸附材料进行了表征。结果表明,该粒状赤泥经活化后,孔道清晰,所制备的吸附材料为多孔制,表面具有更多的吸附活性孔位。     

高温复合相变蓄热材料压制工艺及性能研究

以铝粉作为相变材料,采用单向模压成型的方法制备出了一种新型高温复合相变蓄热材料。利用金相显微镜和扫描电子显微镜对材料进行分析,从材料混合程度、显微组织、成分结构及表面形貌等方面研究了相变蓄热材料的制备机理和性能影响因素,同时探讨了粉末流动性、堆积密度和粒径配比等参数对相变蓄热材料压坯性能的影响。结果表明:高温复合相变蓄热材料在压制过程中,固相和液相组分不变,主要是气孔以及颗粒形状的宏观和微观变化;随着压制压力增加和保压时间的延长,试样密度逐渐增加,气孔率下降,强度随之增加;相变材料的宏观分布也较为均匀。     

泡沫铝及其复合材料的研究进展

泡沫金属是一种由金属基体和气孔组成的新型结构功能材料，相对于实体金属材料，泡沫金属材料以牺牲了强度等力学性能为代价，获得了诸如热、声、能量吸收、轻质等优越性能，成为一种新型结构功能材料。泡沫铝是一种在铝基体中形成很多气孔的轻质多孔金属材料，同时兼有金属和气泡特征，它密度小、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤能力、渗透性好，具有良好的阻尼特性和电磁屏蔽能力，广泛应用在冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域。对泡沫铝制备方法和物理性能的研究有利于提高其性能、扩大其应用领域，本文概述了泡沫铝的制备方法、物理性能及增强泡沫铝基复合材料的研究进展。     

放电等离子烧结金属多孔材料研究现状

金属多孔材料是一种新兴功能材料,具有良好的渗透性、规则的孔道结构、独特的力学、吸附及光电性能等诸多优点。利用放电等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备金属多孔材料具有升温速度快,高效干洁等优点。本文简述了放电等离子烧结技术在材料制备中的应用,讨论了放电等离子烧结参数对金属多孔材料的影响,并对放电等离子烧结制备金属多孔材料的应用现状及前景做出了展望。     

Concentration of scandium during processing the sublimate of production of the aluminum-scandium master alloy

The composition and characteristics of the sublimate of the aluminum-scandium Al-2%Sc master alloy production are investigated using electron microscopy, microprobe analysis, derivatography, X-ray analysis, and emisionno-spectral method with inductively coupled plasma. It is established that 98% of the sublimate consists of particles 1–2 μm in size; the coarser ones have a shell in which inclusions (segments, particles, and pieces) of various phases are present. The sublimate consists of metal aluminum (～35%), two polymorphs of aluminum fluoride (～57% total), and the rest is corundum. The scandium content is 0.5–0.6 wt %. It is shown that the use of hydrometallurgic methods is reasonable for its processing. The method of preparing a “rich” concentrate with 3–11 wt % Sc from this type of waste by treating the sublimate with a 10% caustic soda solution at 80°C is proposed.