多孔Al-Si12合金的制备与性能研究

采用真空—压力烧结—溶解工艺制备出了孔隙率44%～76%、平均孔径30～110μm的多孔Al-Si12合金,对多孔Al-Si12合金的制备、孔结构、抗弯强度及渗透性能进行了研究。结果表明,真空环境下的压力烧结可明显提高多孔Al-Si12合金的抗弯强度,最佳的制备工艺为压制压力500MPa、烧结温度565℃、烧结时间2h以及烧结压力150～200MPa;多孔Al-Si12合金的相对渗透系数随其孔隙率和平均孔径的提高而增大;多孔Al-Si12合金的抗弯强度高于相近孔结构的多孔铝,渗透性能优于相近孔结构的多孔不锈钢及多孔铝。     

多孔钨孔结构的测试方法

采用3种不同粒度的钨粉经过成型、烧结,制备了不同孔隙率的多孔钨。使用排液法、压汞法、扫描电镜测试了多孔钨的孔结构特征。结果表明:排液法和压汞法结合可获得多孔钨总孔隙率、开孔率、孔径分布、闭孔率等孔结构参数,结合扫描电镜测试可对多孔钨的孔结构进行综合评价。     

多孔医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的制备和力学性能

将轧制成形与真空烧结相结合制备出大块多孔Ti-24Nb-4Zr-8Sn(%,质量分数,简称Ti2448)材料,研究了冷轧形变量(20%-40%)和烧结温度(1100-1300℃)对其孔隙率、平均孔径、压缩强度及杨氏模量的影响。结果表明,在烧结温度相同的情况下,随着冷轧形变量的增加,多孔Ti2448合金的孔隙率和平均孔径均减小,压缩强度和弹性模量线性增加。烧结温度对多孔材料孔隙率及孔径的影响不大。在孔隙率相同的情况下,多孔Ti2448合金的压缩强度和模量比明显优于纯钛多孔材料。     

发泡法制备多孔镁合金的研究

本文采用熔体发泡法制备以MgCO_3为发泡剂的AZ91D多孔镁合金。研究了不同的发泡温度对试样的显微组织、孔隙率、真密度及硬度的影响。结果表明:随着发泡温度的提高,β相的网状结构开始破碎,孔隙率呈现出增大趋势,但平均孔径逐渐减小;在不同的发泡温度下,AZ91D多孔镁合金的孔隙率大致保持在37%~50%之间,真密度变化范围为0.9~1.9 g/cm~3之间,发泡温度为720℃时,所得到的多孔试样的孔分布比较均匀,且孔隙率最大;随着发泡温度的增加,合金试样的硬度值减小,但下降幅度较小。     

多孔青铜过滤片的制备工艺及结构特性探究

开发一种工艺简单、重复性好、孔形孔径易控制、制取成本低的铜基多孔材料制备工艺是当前的研究热点之一.本文以青铜粉为原料,K_2CO_3为造孔剂,采用烧结溶解法制备多孔青铜过滤片,研究了造孔剂、烧结温度对样品孔隙率的影响,分析了烧结温度、压制压力对样品最大孔径和透气系数的影响,以及孔隙率与抗压强度的关系.研究结果表明:当造孔剂体积分数为20%~40%时,所制备样品的孔隙率为22.8%~44.4%,开孔孔隙率为18.5%~37.2%;随着烧结温度的升高,样品孔隙率和透气系数下降;随着压制压力增加,最大孔径和透气系数均减小;随着样品孔隙率增大,抗压强度减小.当选择造孔剂体积分数30%、压制压力150 MPa、烧结温度800℃的工艺参数下,制备出孔隙率32.2%、最大孔径4.6μm、透气系数9.27 m~3/(h·k Pa·m~2)、压缩强度27.9 MPa的多孔青铜过滤片.     

造孔剂法制备硅藻土基多孔陶瓷及其性能研究

以硅藻土和烧结助剂为原料、聚苯乙烯(PS)为有机造孔剂,采用热压铸工艺,在1 150℃/2 h条件下制备了孔隙率为50%～60%的硅藻土多孔陶瓷,分别研究烧结助剂含量、造孔剂粒径及含量对多孔陶瓷孔隙率、孔径和微观结构的影响,进一步研究多孔陶瓷的孔隙率、孔径与陶瓷平均吸油速率的关系。结果表明：当硅藻土粒径为25μm、烧结助剂含量为13%(质量分数,下同),造孔剂粒径为30μm且添加含量为20%时,制备的多孔陶瓷的开放孔隙率可高达60%;平均吸油速率随多孔陶瓷孔径和孔隙率增大而提高,其中孔径的影响更大,当孔径由9.3μm增大到28.8μm时,平均吸油速率由1.1 mg/s提高到3.6 mg/s。     

多孔不锈钢材料的制备及孔隙控制

利用凝胶注模工艺结合微波烧结的方法制备孔隙可控的多孔不锈钢,实验研究了凝胶注模参数、微波烧结参数、粉末形状和粉末粒径等因素对孔隙结构的影响.研究表明:体积固相含量达56%,明胶和海藻酸钠含量分别为1%和0.8%,混合液p H值为7时,浆料流动性好,干燥后的坯体强度较高;烧结温度达1 200℃,保温时间为30 min,孔隙形貌较好;原料的粉末形状因子越大,粒径越小,则多孔不锈钢的孔径和孔隙率越小,分布越均匀;采用粒径35~60μm,形状因子0.85~1.0的粉末,制备出的多孔不锈钢孔隙率为20%~35%、孔径为10~30μm,接近现有透气模具钢水平.通过选取不同粉末形状因子和粒径的粉末,以及合理的凝胶注模和微波烧结工艺参数,可以准确控制多孔不锈钢材料的孔隙率与平均孔径.     

凝胶注模成形法制备多孔铝及其性能研究

为了开发多孔铝制备新工艺与提高性能,采用凝胶注模法制备了形状较复杂的多孔铝。探讨了固相含量和烧结温度对多孔铝的密度、孔隙率、显微结构及力学性能的影响。结果表明,随固相含量的增加,烧结体密度随之增大,抗压缩性能提高;在不添加烧结助剂的条件下,680℃为最佳烧结温度。制得的多孔铝为开孔结构,孔隙率在34%～53%间可调,平均孔径3.82μm,抗压强度76.8MPa,比表面积0.12m2/g。     

不同热处理温度下纳米羟基磷灰石/聚酰胺66多孔支架制备及力学性能研究

热处理温度是热致相分离法制备多孔支架材料的关键因素。在不同热处理温度下(60℃、75℃和90℃)制备了纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)复合多孔支架材料。对比研究了不同热处理温度下制备的多孔支架孔隙结构、孔隙率及力学性能。结果表明:处理温度对多孔支架的孔隙结构,孔隙率,力学性能有显著的影响,随着温度的升高,多孔支架的孔隙率、平均孔径升高,贯通性改善,但弹性模量和屈服极限降低。多孔支架的热处理温度为75℃时,其孔径、孔隙率和力学性能与天然松质骨相当,是较为理想的骨组织工程支架材料。     

粉末冶金多孔高氮奥氏体不锈钢的制备及性能

采用粉末冶金方法制备了多孔高氮奥氏体不锈钢并研究其力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,高温气固渗氮能促进双相不锈钢向奥氏体不锈钢的转变,在其显微组织中出现了细条状和颗粒状CrN相析出物。随着造孔剂含量的提高孔隙率随之提高,而力学性能和耐腐蚀性能降低。与普通的多孔不锈钢相比,这种多孔高氮奥氏体不锈钢的力学性能更加优越,源于N的固溶强化和CrN等析出物的强化机制。随着孔隙率的提高多孔高氮奥氏体不锈钢的腐蚀倾向和腐蚀速率逐渐增大,造孔剂含量(质量分数)为10%的试样具有最佳的耐腐蚀性能。提高烧结温度有利于烧结块体的致密化,使腐蚀速率明显下降。     

粉末冶金法制备多孔金属钛免疫隔离材料

采用粉末冶金工艺制备出微米孔径且孔隙率较高的多孔钛免疫隔离材料，分析了压制压力、烧结温度等因素对多孔金属钛孔径及孔隙率的影响。试验结果表明，随着压制压力的提高，钛粉末烧结后平均孔径尺寸和孔隙率逐渐减小，孔隙分布和孔径尺寸较均一。烧结温度对多孔金属钛影响显著，随烧结温度的升高，平均孔径尺寸逐渐增大，孔隙率先略有上升后逐渐降低。     

高温抗氧化多孔金属材料的激光烧结制备

利用激光烧结技术制备316不锈钢/MCrAlY复合多孔金属材料。利用扫描电镜及轮廓仪表征了激光烧结试样的形貌, 研究了在激光作用下聚苯乙烯空心球造孔剂的造孔机制。同时对烧结试样的力学性能及高温抗氧化性能进行了测试。结果表明: 成形孔洞平均分布在20 μm左右, 孔隙率为61%, 孔洞与孔洞之间有序的排布, 孔壁之间连接较好, 贯通性良好, 聚苯乙烯空心球造孔剂起到了重要的作用。烧结试样压缩强度达到4.78 MPa; 在900℃下氧化50 h增重仅为3.49 mg/cm²。     

医用多孔NiTi合金微波烧结的初步探讨

以镍粉和氢化钛粉为原料,经混粉、压坯后,在850～1100℃微波烧结10～30min获得多孔NiTi合金。利用阿基米德排水法、OM、SEM、EDS和XRD分别对多孔NiTi合金的孔隙率、表面形貌、成分和相组成进行了系统的分析。结果表明,微波烧结制备的多孔NiTi合金主要由B2型的NiTi相和少量Ni3Ti、Ti2Ni杂质相组成;随着烧结温度的升高,NiTi相增加而杂质相减少;多孔NiTi合金的孔隙率为30%～35.5%,孔径为20～60μm,随着烧结温度的升高,孔隙率在950℃之前变化不大,1000℃时获得最大值,之后逐渐下降;微波烧结的保温时间对合金相组成和孔隙率影响不大。     

多孔二氧化钛制备及其钙热还原的研究

提出了多孔钛制备的新方法,先采用占位体法制备出具有一定孔结构的二氧化钛,而后通过钙蒸气还原、浸出,获得多孔钛。借助X射线衍射、扫描电镜、X射线能谱仪、压汞仪等检测手段分别考察了造孔剂种类、造孔剂添加量、烧结温度、升温速率等对多孔二氧化钛孔结构的影响;并且通过钙蒸气还原制备出了具有一定孔结构的多孔钛。实验结果表明:添加不同种类造孔剂制备出的多孔二氧化钛的孔隙率大小的顺序为:柠檬酸淀粉石墨;烧结温度区间在800℃~1100℃时,样品的孔隙率呈现先上升后下降的趋势;淀粉为造孔剂时,获得更加均匀的孔分布;将所制备的多孔二氧化钛还原,所得到的多孔钛具有一定孔隙结构,并且随着多孔二氧化钛孔隙率的增大,所得多孔钛表面孔增多,多孔钛结构更加疏松。     

建筑回收物制备多孔陶瓷材料及其性能表征

以建筑垃圾为主要原料,Al_2O_3为铝源,AlF_3为晶须催化剂,MoO_3为烧结助剂,成功制备了钙长石-莫来石-刚玉多孔陶瓷。采用XRD和SEM分析了多孔陶瓷材料的物相组成及形貌,研究了在烧结温度1 350℃条件下,不同保温时间对多孔陶瓷材料开口孔隙率、孔径分布的影响,以及钙长石-莫来石-刚玉多孔陶瓷的双轴弯曲强度和油水分离性能。结果表明,当AlF_3含量为12%(质量分数)、MoO_3含量为4%(质量分数)时,在烧结温度1 350℃下,保温2 h,制备的钙长石-莫来石-刚玉多孔陶瓷性能最优。孔隙率分析可知,保温时间为2 h时,有利于原料中氧化铝相和玻璃相莫来石化,增加莫来石相的含量;此时多孔陶瓷材料具有46%的开口孔隙率,且样品中莫来石晶须的大量生长造成晶须之间的尺寸较为一致,使得样品的开孔孔隙孔径大小比较集中,比较适合进行油水分离。力学性能分析表明,保温时间为2 h时,样品的双轴弯曲强度为68 MPa,机械性能良好。油水分离性能研究表明,在不同的膜压差下,样品的油乳拦截率均能达到97%～99%,多孔陶瓷膜具有较好的油乳分离性能。     

液相聚合相分离技术制备孔径可控的多孔碳的研究

采用液相聚合相分离技术制备了多孔碳,并用压汞仪、BET比表面仪及扫描电镜对多孔碳性能进行表征.研究了制备工艺(热聚合制度和醇的种类)对多孔碳性能的影响.结果表明:热解后的多孔碳为无定形的碳,随着热聚合温度的升高,多孔碳粒子减小,平均孔径也减小,孔隙率增加,当采用40℃(3h)→100℃(24h)热聚合制度时,多孔碳的平均孔径为1.75μm,孔隙率为51.86％;选用不同的醇得到平均孔径在20.00-0.01μm之间变化,BET比表面积为350-400m2·g^-1及孔径分布非常窄的多孔碳.     

氢化钛预氧化处理和发泡温度对Al-7Si闭孔泡沫铝泡孔结构的影响

采用粉末冶金快速发泡法制备Al-7 Si闭孔泡沫铝,研究使用高导热发泡模具后制备工艺参数对泡沫铝膨胀率、孔隙率、泡孔个数与孔径的影响.结果表明:在450～550℃时对氢化钛预氧化处理1 h可细化颗粒尺寸,提高氢化钛开始分解温度和最大分解速率温度.过度预氧化处理会导致氢化钛释气量下降,获得的试样膨胀率较低.发泡温度的提高有助于提高泡沫铝膨胀率和泡孔个数,对孔隙率和平均孔径影响较小,但温度过高会使得试样顶部低圆度裂纹状泡孔分布范围增加.发泡模具的使用有助于约束膨胀方向,提高冷却过程中孔径均匀程度.粉末冶金快速发泡法可获得均匀泡孔结构泡沫铝.采用450℃预处理90 min的氢化钛作为发泡剂,发泡温度为720℃,发泡时间为160 s时可获得孔隙率为78.1％,孔径为(2.29±0.8)mm,并具有最优泡孔结构的泡沫铝材料.     

多孔陶粒孔结构设计及其蓄水性能

本研究提出了对陶粒进行孔结构设计的方法,采用不同粒径范围的造孔剂,逐层包覆制备由内而外,孔径梯度变化的结构型陶粒,来增强材料蓄水效果。重点探讨了陶粒的孔隙变化对其吸水、保水性能的影响。通过X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)、压汞法(MIP)、Image-Pro Plus (IPP)等方法对孔结构设计多孔陶粒的物相组成、孔结构分布、微观结构等方面进行研究。实验表明,孔结构设计的陶粒试样吸水、保水效果好于未孔结构设计的陶粒试样。随着造孔剂粒径的增大,高温烧结后陶粒的孔隙随之增大,陶粒试样的吸水、保水性能却在下降。当煤粉掺量10%,烧结温度1 000℃,保温时间30 min时,孔结构设计的内孔大外孔小的陶粒物理性能最优,其吸水率为22.75%、堆积密度为721 kg/m³、筒压强度为3.39 MPa,在50℃烘干时水分能保持47 h,优于普通陶粒的18 h。     

尿素含量对Ti-10%Mg多孔材料孔隙结构和抗压性能的影响

以尿素为造孔剂,采用粉末冶金法在630℃真空条件下烧结制备Ti-10%Mg多孔材料,研究了造孔剂含量对其孔隙结构、物相成分、孔隙率及抗压性能的影响。研究表明,造孔剂含量为25%(w)时,烧结体的孔隙大小均匀,主要相为Ti和Mg,造孔剂添加量未对其物相产生明显影响;随着造孔剂含量的增加,烧结体的孔隙率随之增加,抗压强度和弹性模量随之降低;Ti-10%Mg多孔材料的抗压强度和弹性模量分别为16~183MPa和1.87~10.15 GPa,理论上可以作为人体骨骼的替代材料。     

纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷放电等离子烧结与真空烧结对比研究

通过放电等离子烧结(SPS)和真空烧结(VS)制备纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷,利用光学显微镜、扫描电镜等观察试样的收缩特性与微观结构、孔隙率与机械性能,并进行了对比研究,结果表明:①在常规真空烧结过程中,试样的收缩主要发生在1000～1300℃温度范围内,且仅有0.2%的收缩发生在800℃以下;而在放电等离子烧结中,由于一开始就有压力作用,试样收缩的60%发生在800℃以下.②由于放电等离子烧结试样的孔隙率要远高于真空烧结试样,从而使其抗弯强度和硬度低于真空烧结试样.③放电等离子烧结试样的显微结构主要为白芯/灰壳结构,甚至没有明显的芯/壳结构,而真空烧结则主要为黑芯/灰壳结构.