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。     

不锈钢粉末与丝网烧结多孔材料高温硫化性能研究

为了考察滤材结构和形貌对材料抗高温硫化性能影响,研究了不锈钢316L、310S粉末与丝网烧结多孔材料在高温硫化氢气氛[350℃,介质:CO2+H2S(0.02％,体积分数)]中的硫化性能以及材料孔结构的稳定性,并利用光学显微镜观察表面形貌,从而评价耐蚀性能.结果表明:经过1 500h试验,316L、310S粉末烧结金属多孔材料在高温硫化氢气氛中耐腐蚀性能明显低于同类丝网材料,粉末与丝网烧结金属多孔材料的耐蚀性能差异主要由滤材结构和其比表面积决定.     

Fe3Al金属间化合物多孔材料的研究

采用粉末冶金方法制备了Fe3Al多孔材料，研究了烧结温度等工艺参数对Fe3Al多孔材料的力学性能、过滤特性的影响，考察了，制得的Fe3Al多孔材料的高温强度和耐腐蚀性能。结果表明，Fe3Al烧结多孔材料具有很好的抗拉强度、渗透特性和耐腐蚀性能。     

FeAl多孔材料制备过程中烧结气氛对Al元素挥发及其抗水腐蚀的影响

以Fe、Al元素粉末为原料,采用粉末冶金法,通过偏扩散/反应合成烧结,制备FeAl金属间化合物多孔材料。通过XRD、SEM、EDS等表征手段,研究多孔试样烧结过程中基础元素的挥发及孔结构变化行为,并进行室温状态下的抗水腐蚀实验。结果表明,在1 000~1 300℃之间,随温度升高,试样在真空烧结过程中的质量损失率升高,在最终烧结温度为1 300℃、保温4 h的条件下,质量损失率为10.5%;而试样在氩气氛烧结过程中,随温度升高试样质量几乎没有变化;氩气氛烧结条件下制备的FeAl多孔材料的抗水腐蚀性能明显优于真空条件下制备的多孔试样。氩气氛条件下烧结制备FeAl金属间化合物多孔材料能够避免真空烧结过程中Al元素的挥发,从而有效提高FeAl金属间化合物多孔材料的抗水腐蚀性能。     

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。     

添加Cr合金化FeAl金属间化合物多孔材料的制备及性能

在Fe-25%Al金属间化合物成分基础上,添加铬(Cr)元素进行合金化,通过元素偏扩散-反应合成-烧结的方法制备含Cr的铁铝(FeAl)金属间化合物多孔材料,并采用X射线衍射(XRD)分析反应合成过程中的物相变化,采用孔结构测试仪、排水法、弯曲试验和冲击试验研究Cr含量对FeAl金属间化合物多孔材料孔结构和力学性能的影响,通过静态腐蚀实验研究Cr合金化FeAl多孔材料的耐腐蚀性能。结果表明:Cr含量为20%时,制得的FeAl多孔材料物相仍为单一FeAl相;其中,Cr含量为5%~10%时,FeAl多孔材料的强度和韧性值较高;随Cr含量增加,FeAl多孔材料的孔径和孔隙度均增大,材料的氧化和硫化速率显著降低。     

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.     

多孔金属烧结粉末滤芯在E-Gas气化焦过滤器上的应用

对惠州石化E-Gas气化装置焦过滤器滤芯在运行中出现的问题进行了分析和研究,借鉴国内多孔金属烧结粉末滤芯在煤气化飞灰过滤器上的运行经验,经过优化和改进,在E-Gas气化装置的焦过滤器上进行了首次应用.结果表明:多孔金属烧结粉末滤芯在焦过滤器上的性能要优于原装的烧结金属纤维滤芯,并且使用国产多孔金属烧结粉末滤芯还可以显著...     

专利信息

一种制备金属多孔材料的低温动态约束加载烧结方法本发明公开了一种制备金属多孔材料的低温动态约束加载烧结方法,制备过程为:将待烧金属坯料或粉末直接装入烧结模中,在所述待烧金属坯料或粉末上放置带限位块的耐热加载重物,利用所述加载重物的重力对所述待烧金属坯料或粉末施加压     

孔隙度对烧结不锈钢纤维多孔材料压缩性能的影响

采用丝径为100μm的不锈钢纤维经松装烧结工艺制备了孔隙度在70%～95%之间的金属纤维多孔板材.在MTS858材料试验机上检测压缩性能,结果表明:孔隙度在82.8%以下的试件的面内应力应变曲线大致分为三个阶段,应变很低情况下的线性弹性区、屈服平台区和应力急剧增大情况下的致密化区,其中屈服平台区较长,说明该材料具有较强的能量吸收能力;随着孔隙度的增加,不锈钢纤维多孔材料的卸载模量、屈服强度减小,其中孔隙度为70%的烧结不锈钢纤维多孔材料的平均卸载模量为5.2GPa,平均屈服强度达到了23MPa;孔隙度大于90.1%的试件屈服强度很低,能量吸收能力很小.     

稀土氟化镧对多孔铝的性能影响研究北大核心

采用添加造孔剂的方法制备多孔铝试样。研究烧结温度和稀土氟化镧含量对多孔铝材料的性能影响。结果表明,烧结温度为600℃时多孔铝材料的烧结性能最佳;稀土氟化镧的适量加入可以提高多孔铝的力学性能;稀土氟化镧添加量为0.5%时,多孔铝材料的抗压强度和弹性模量最佳,分别为52.4 MPa和1.56 GPa。     

梯度孔径FeAl金属间化合物多孔材料的制备与性能

先以Fe、Al元素粉末为原料,采用偏扩散/反应合成-烧结工艺制备FeAl金属间化合物多孔材料支撑体,再用粉末湿法喷涂技术将羰基Fe-25Al混合粉喷涂于支撑体表面,经过压制和真空烧结,获得具有梯度孔径的FeAl多孔材料。通过XRD、SEM等测试手段对烧结后的支撑体以及孔结构性能进行表征,并研究压制压力对FeAl多孔材料孔结构性能的影响。结果表明,梯度孔径FeAl多孔材料的最大孔径、透气度及开孔隙度都随压制压力升高而减小。但相对于支撑体,涂层压制压力为120 MPa时最大孔径和透气度分别减小76.46%和32.86%,而开孔隙度略有增大。     

外形尺寸对石英质多孔材料的性能影响研究

以长江沿岸低品位石英砂为主要原料,采用真空烧结制备石英质多孔材料,为新型保温材料的开发提供参考.通过实验分析,结果表明:石英质多孔材料气孔率随着烧结温度的升高而升高,随着保温时间的延长,多孔材料的气孔率降低,线收缩率小幅度上升时,抗压强度明显降低.以75％石英砂,20％高岭土,4％烧结助剂为配科比的配方,在l 100℃温度烧结1h,可以制备得到性能较佳的石英质多孔材料.其中φ80样品的气孔率为54.4％,线收缩率为10.7％,抗压强度为5.3 MPa.     

稀土氟化镧对多孔铝的性能影响研究

采用添加造孔剂的方法制备多孔铝试样。研究烧结温度和稀土氟化镧含量对多孔铝材料的性能影响。结果表明,烧结温度为600℃时多孔铝材料的烧结性能最佳;稀土氟化镧的适量加入可以提高多孔铝的力学性能;稀土氟化镧添加量为0.5%时,多孔铝材料的抗压强度和弹性模量最佳,分别为52.4 MPa和1.56 GPa。     

烧结温度对多孔Ti-15Al合金微观结构与性能的影响

以金属Ti粉和Al粉为原料,采用粉末冶金法制备多孔Ti-15Al合金材料,并研究不同的烧结温度对其物相成分、微观孔隙结构、抗压性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：多孔Ti-15Al合金在高温烧结后,因金属Ti和Al之间发生偏扩散和固相反应而形成了α-Ti和Ti₃Al的平衡相,随着烧结温度的升高,合金中孔隙结构逐渐由长条状的贯通孔向近似球状的封闭孔转变,且孔隙率和平均孔径尺寸均呈先增大后减小的变化,在1 300℃烧结后的孔隙率和孔径尺寸最小,最小值分别为11.6%和13.8μm;因材料孔隙结构的转变,导致多孔Ti-15Al合金的抗压强度和耐腐蚀性能均随烧结温度的升高先增大后减小,烧结温度为1 300℃时的抗压强度和耐腐蚀性能最好,最大抗压强度为79 MPa,最小腐蚀电流密度为2.05×10^-7 A/cm²。     

真空烧结Fe-Al多孔材料的元素挥发及其对孔结构的影响

以Fe、Al元素混合粉末为原料,采用粉末冶金法,通过偏扩散/反应合成—烧结,制备Fe-Al金属间化合物多孔材料。根据烧结前后多孔试样的质量变化,并结合XRD、SEM、EDS等测试手段,对烧结过程中多孔试样基础元素挥发行为及孔结构变化进行研究。结果表明,真空烧结元素粉末制备Fe-Al多孔材料过程中,最终烧结温度为1 000℃、保温4 h时,Fe-Al多孔试样质量损失率为0.05%,而最终烧结温度为1300℃时质量损失率达到10.53%;随着最终烧结温度升高,合金元素沿孔壁表面挥发程度增大,导致Fe-Al多孔试样的孔径、开孔隙率和透气度变大。采用MIEDEMA模型和LANGMUIR方程,对真空烧结过程中的质量损失原因进行理论分析,表明Al的挥发是导致多孔试样的质量和孔结构变化的主要原因。     

温度对铁基金属陶瓷性能的影响

本文以开发Fe-FeAl2O4金属陶瓷材料为目标,针对氧化物陶瓷的高强度、高硬度等性能和金属合金优良的导电性能和机械性能,采用粉末冶金的方法制备出以金属铁为基体,同时添加铁铝尖晶石为陶瓷相的金属陶瓷材料.本文探讨了铁基金属陶瓷材料的制备,研究了烧结温度对于特定比例下的金属陶瓷材料的性能的影响.对不同温度下的试样进行了导热系数、抗折强度的测试,采用SEM、XRD等方法研究试样微观结构与温度的关系.结果表明:在1 200℃温度下的试样,其各方面性能均优于其他温度,从而确定了最佳的烧结温度.     

多孔结构对材料吸波性能的影响

总结了当前多孔材料吸波性能的研究现状,指出多孔结构可改善材料的吸波性能,而孔径、相对密度及厚度是影响多孔材料吸波性能的重要因素,对多孔陶瓷材料而言,适当降低孔径、增加相对密度与厚度有利于提高材料的吸波性能.在此基础上对多孔金属材料泡沫铝的吸波性能进行了初步研究,分析了相对密度与微波频率对材料吸波性能的影响,研究表明,降低多孔金属的相对密度可以显著提高材料的吸波性能;随着微波频率的增加,材料的吸波性能也随之增加.     

W—Ni—Fe合金多孔材料的研究

研究了由细钨粉加1～2％Ni—Fe(wt),通过压制、预烧结、研碎、分级和强化烧结制预合金粉,再由合金粗粉加2％(wt)硬脂酸或0. 4％(wt)聚乙烯醇,通过成形、预烧结和烧结成W-Ni-Fe合金多孔材料的工艺。探讨了团粒强化烧结温度、粉末粒度、成形压力、烧结温度和时间等工艺因素对多孔W-Ni-Fe合金性能的影响。研制出具有最大孔径130. 7μm,相对透气系数1. 78×10~(-2)L/min·cm~2·mm·H_2O,开孔孔隙度26. 46％,抗弯强度141. 3MPa的多孔W-Ni-Fe合金多孔材料,经抗热震使用实验,证明能用于净化1523K和11. 8MPa的高温高压燃气。     

烧结温度对Cu-C-SnO2多孔材料组织与性能的影响

采用SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃助焊剂辅助常压烧结法制备了铜-石墨-氧化锡（Cu-C-SnO₂）复合多孔材料,对其显微组织和物理性能进行了测试,研究了烧结温度对Cu-C-SnO₂多孔材料组织和性能的影响。结果表明,复合多孔材料主要由金属Cu、石墨和氧化物陶瓷相构成;随着烧结温度升高,SnO₂逐渐减少,莫来石等矿化陶瓷相逐渐增多;当烧结温度从750℃升高到800℃时,Cu₂O增多,当烧结温度高于800℃时,Cu₂O随烧结温度的升高而减少;当烧结温度为950℃时,Cu相发生显著再结晶而晶粒粗大;材料的电阻率、渗油率和空气粘性渗透系数随烧结温度的变化呈现出相似的变化规律,都随烧结温度的增加而先减小后增大,在烧结温度850~900℃范围内达到最小值;烧结线收缩率和材料密度随烧结温度的变化呈现出相似的变化规律,都是随烧结温度的升高而增大,在烧结温度800℃附近存在一个临界值,在该临界值两侧,烧结线收缩率和材料密度随烧结温度变化的速率明显不同;在烧结温度800~850℃之间,材料里氏硬度存在一个突变点,在该突变点两侧,材料里氏硬度都随烧结温度的升高而升高。