粉末烧结法制备多孔Ti-6Al-7Nb合金的工艺优化

以Ti粉、Al粉和Nb粉为原料,采用粉末烧结法制备多孔Ti-6Al-7Nb合金,利用正交试验考察了混料时间、压制压力、烧结温度、烧结时间对孔隙率的影响。结果表明,各因素对孔隙率的影响主次顺序为:烧结温度烧结时间压制压力混料时间。结合骨科植入所需材料的孔隙率和孔径分布情况确定最优工艺参数为:混料时间4 h,压制压力100 MPa,烧结温度1 100℃,烧结时间2.5 h,采用最优工艺制备的多孔Ti-6Al-7Nb孔隙率为32%,孔径尺寸集中分布于5~12μm范围。     

多孔Ti-Al合金材料的制备与性能研究

采用粉末冶金技术,通过元素粉末混合、偏扩散、反应烧结的方法制备多孔Ti-Al合金材料,研究不同的Al粉添加量对其相结构、孔隙形貌、孔隙率、抗压性能和耐腐蚀性能的影响。研究表明:多孔Ti-Al合金材料在Al含量为5%～15%时,主要平衡相为α-Ti和少量Ti_3Al,具有大小并存的闭孔结构;在Al含量为20%～30%时,主要平衡相为Ti_3Al和少量TiAl,具有相互贯通的开孔结构;随着Al含量的增加,材料的孔隙率逐渐增大,抗压强度逐渐减小,耐腐蚀性呈先增大后减小趋势,在Al含量为20%时,多孔Ti-Al合金材料的孔隙率为26.7%,抗压强度为63.9 MPa,耐腐蚀性最强。     

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.     

固相烧结制备半导体用Mn–Si粉末多孔合金的性能表征

以高纯Si粉和Mn粉为原料, 利用固相烧结技术制备得到Mn-Si粉末多孔合金, 对其组织结构及性能进行表征, 分析烧结过程中孔隙形成机理。结果表明: 600℃烧结温度可得到MnSi粉末, 烧结温度升高到1000℃后, 原有的Si与MnSi衍射峰已全部消失, 烧结体中只剩下Mn₅Si₃物相成分; 烧结体膨胀率和孔隙率都随烧结温度的增加表现出先增加后减小的变化规律, 在烧结温度800℃时取得最大值, 分别为8.86%和54.26%;在Mn颗粒和MnSi相之间存在明显空隙, 随着Si与Mn元素之间扩散的继续, 空隙持续增大进而连通形成层状, 随着烧结温度增加到1000℃, Mn、Si、MnSi被消耗殆尽, 合金中形成Mn₅Si₃结构。     

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。     

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。     

TiH_2发泡制备TiAl基多孔材料及其组织性能研究

通过在Ti、Al粉末中使用少量TiH2发泡剂替代纯Ti粉,制备具有高孔隙率特征的TiAl基多孔材料。探索适合的粉末复合方法,研究不同含量TiH2、不同Ti、Al粉末成分配比以及烧结工艺对材料孔隙率的影响。结果表明:n(Ti)∶n(Al)=1∶2,TiH2质量比为5%,真空反应烧结温度620℃、保温时间4 h条件下材料的孔隙率最大,可达到63.5%。材料的孔隙率随TiH2含量的增多、Al含量的增多先增大后逐渐减小,随烧结温度的升高逐渐减小,且多为连通型孔隙。烧结后多孔材料热导率为2~14 W·(m·K)-1。不同TiH2含量TiAl基金属间化合物抗压强度在6~40 MPa之间。     

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。     

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。     

Ni-Al金属间化合物多孔材料的制备

以Ni、Al元素混合粉末为原料,用冷压成形和两阶段固态偏扩散反应烧结法制备Ni-Al金属间化合物多孔材料,系统地研究合金成分、Al粉粒度和烧结温度对孔结构的影响.研究结果表明:随着铝含量增加开孔隙率先缓慢增大而后迅速增大,最大孔径和透气度也随铝含量的增加而增大,开孔隙度则随温度升高增大到一定值后呈减小趋势;随着Al粉粒度增大,最大孔径和透气度都增加,透气度的增加趋势更为显著.     

粉末粒度对Ti-35A1多孔材料孔结构的影响

粉末粒度是影响Ti-35Al多孔材料孔结构的主要因素之一.本文采用元素粉末反应合成工艺制备Ti-35Al 多孔材料,在其它制备参数一定的条件下,系统研究Ti/Al元素粉末的粒度与Ti-35Al多孔材料的孔隙度、孔径和透气度等孔结构参数之间的定量关系.结果表明:粉末粒度是决定Ti-A1合金多孔材料最大孔径的主要因素,多孔...     

3D打印-凝胶注模制备蜂窝状Ti-6Al-4V多孔钛骨骼的研究

研究了一种通过3D扫描、3D打印并翻模制备多孔钛人体骨骼模型的方法:以Ti-6Al-4V粉末为原料,聚乙烯醇为造孔剂,通过水基凝胶注模-真空烧结制备出与原件尺寸偏差为±0.5 mm的多孔钛骨骼模型。研究了干燥、烧结过程的物相、收缩率、强度、孔隙率及孔隙结构变化。结果表明:整个凝胶注模干燥与真空烧结过程中多孔钛坯体收缩均匀一致,径向收缩率为16.11%,轴向收缩率为16.04%。经1 200℃烧结、保温2 h,多孔钛获得最佳性能,其组织呈现出均匀的蜂窝结构,孔径大小为100~350μm,微孔尺寸小于10μm,孔隙率为70.56%,开孔率为65.60%,抗压强度为194 MPa,抗弯强度为105 MPa,结构与性能都能够满足制作人体骨骼的使用要求。     

粉末冶金Ti6Al4V合金的研究

采用Ti粉、AlV中间合金粉,通过模压和真空烧结制备了Ti6Al4V合金,并通过随后的锻造和热处理来改变其组织和性能.通过金相显微镜、X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)及力学性能检测等分析手段,系统研究了压制压力对Ti6Al4V烧结体密度的影响,以及试样状态(烧结态及烧结淬火态)、锻造温度、淬火温度及时效温度等工艺参数对粉末冶金Ti6Al4V合金组织和性能的影响.结果表明:通过模压和烧结可制备出相对密度达97.4%的Ti6Al4V合金;Ti6Al4V烧结态及烧结淬火态合金经过锻造后,相对密度接近100%;通过不同热处理工艺得到不同组织和性能,能获得等轴组织,其α晶粒尺寸在5μm左右.     

烧结温度对粉末冶金304不锈钢组织和性能的影响

采用真空烧结制备了304奥氏体粉末冶金不锈钢,研究了不同烧结温度对粉末冶金304不锈钢材料显微组织、密度、抗拉强度和耐腐蚀性能的影响。结果表明：随着烧结温度由1 210℃升高到1 300℃,304不锈钢烧结体组织孔隙数量减少、孔隙尺寸明显减小,当烧结温度提高到1 360℃时,烧结体组织中晶粒逐渐长大并粗化,孔隙尺寸增大。随着烧结温度升高,烧结体的密度、硬度、抗拉强度和耐腐蚀性能先增大后减小。最佳烧结温度为1 300℃,此时烧结试样具有最大的密度、硬度和抗拉强度,分别为7.23 g/cm³、HRB68.88、344.19 MPa,试样的自腐蚀电流最小,具有最佳的耐腐性能。     

Nb-Ti-Al高温铌合金氧化行为研究

研究了Nb-35Ti-6Al、Nb-15Ti—llAl以及Nb-30Ti-15Al三组合金于900℃和1000℃在空气中的氧化行为，建立了Nb-Ti—A1合金高温氧化动力学模型。研究表明，元素Ti和Al的加入能有效改善合金的抗氧化性能，合金中占相的存在降低了氧的溶解度。同时抑制氧的扩散，因而两相合金Nb-15Ti-llAl和Nb-30Ti-15Al（β＋δ相）抗氧化性能优于单相合金Nb-35Ti-6Al（β相）。     

机械合金化Ti/Al合金的制备

采用多维摆动式球磨机机械合金化Ti/Al二元粉末,研究了机械合金化过程中粉末结构的变化。Ti/Al混合粉末经高能球磨后,颗粒尺寸下降,Ti、Al晶粒各自逐渐细化至纳米级尺寸,且部分形成非晶,球磨15h后发现了TiAl和Ti3Al金属间化合物。将机械合金化后的粉末进行放电等离子烧结,烧结试样的组成相主要为TiAl和Ti3Al。     

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。     

烧结法制备中间合金Al3Ti相

采用TiO2粉、CaO和Al粉为原料,经混匀、压制和烧结后,制备出中间合金Al3Ti相,利用XRD、SEM-EDS、XPS等手段,对反应后样品的物相组成、微观形貌和原子价态进行分析表征。结果表明,在烧结温度1 400 ℃、烧结时间30 min、铝钛比1.3和钙铝比1.6的条件下,烧结产物主要物相为Al3Ti、Al和CaAl2O4,烧结产物形貌呈现相间分布,TiO2存在逐级还原的现象,烧结法制备中间合金Al3Ti相是可行的。     

造孔剂含量对多孔金属材料性能的影响

以316L不锈钢粉、PMMA粉末为原料,采用粉末烧结法制备多孔不锈钢盘。采用扫面电子显微镜、泡压法孔径分布仪、透气测定仪等对不锈钢盘的孔径、渗透系数、微观结构等进行了表征。结果表明：随着PMMA含量减小,多孔金属烧结盘厚度降低,其烧结后金属颗粒间距减小,更易形成烧结颈。最佳烧结温度1 100℃,当PMMA含量最小时,其透气率达到最小值63 m³/(m²·kpa·h),平均孔径降低至2.79μm。     

机械球磨与反应烧结制备TiAl基合金

研究了机械球磨与反应烧结制备TiAl基合金的工艺,结果表明,Ti、Al单质混合粉末经机械球磨可得到具有Ti、Al相间层片结构的复合粉,且球磨时间越长,Ti/Al复合粉的层片结构越薄越均匀。将Ti/Al复合粉压坯在固相下进行扩散反应,Ti/Al之间的扩散反应随机械球磨时间的延长而加快,且球磨所得到的Ti/Al复合粉在固相下能够完全转变成Ti-Al金属间化合物。反应后得到的Ti-Al金属间化合物经过进一步的高温烧结,可以得到近全致密TiAl基合金,且得到了晶粒尺寸和层片厚度都比较小的典型的TiAl基合金组织。