凝胶注模制备多孔Ni-Ti合金的研究

多孔Ni-Ti合金由于其优异的形状记忆性能而广泛应用于医用植入材料领域。本文以TiH2粉及雾化Ni粉为原料,采用凝胶注模成型技术,制备出Ni-Ti凝胶生坯,通过后续真空干燥、脱脂以及烧结工艺成功制备出性能优异的医用植入多孔Ni-Ti合金。运用XRD、SEM对多孔Ni-Ti合金进行了成分及微观结构表征,分析了不同烧结温度对于多孔Ni-Ti合金孔隙率、机械性能、组织成分及微观形貌的影响。结果表明,随着烧结温度的增加,孔隙率降低,抗压强度和杨氏模量增加。对固相体积分数为45vol. %的生坯在1050 ℃条件下高真空烧结保温2h,制备出孔隙率为42.65%,抗压强度为202.65 MPa,杨氏模量为17.14 GPa,主相为NiTi相的多孔Ni-Ti合金,基本满足人体骨性能需要。     

Ti及Ti-6Al-4V的水基凝胶注模成形研究

将凝胶注模工艺应用于金属Ti及Ti-6Al-4v合金粉末的坯体成形，研究了高固相含量的Ti粉和Ti-6Al-4V合金粉末的料浆的制备。结果表明，用凝胶注模工艺制备出了固相含量为54φ%的钛合金粉末料浆和形状复杂的坯体；粉末的颗粒形状是影响料浆固相含量的重要因素，球形粉末配制成的浆料固相含量最高，近球形次之，片状最低；分散剂柠檬酸铵也可以显著提高浆料的固相含量。     

非水基凝胶注模成形高速钢粉末的研究

采用自主开发的非水基凝胶注模工艺,对高速钢粉末进行了凝胶注模的研究。所开发的非水基凝胶注模体系能够为金属粉末的成形开辟一种新型的方法。     

凝胶注模成形技术在粉末冶金中的应用

凝胶注模成形最初是用于陶瓷材料近净尺寸成形技术,它适用于成形件尺寸大,复杂形状的部件.随着该技术的发展,凝胶注模成形也应用到粉末冶金领域.本文综述了国内外凝胶注模技术在成形金属粉末的应用研究近况,展望了该技术在粉末冶金中的应用前景,并对凝胶注模成形技术在应用中存在的技术难点及应对策略进行了分析与探讨.     

凝胶注模工艺制备医用多孔Ti-Co合金的性能

采用凝胶注模工艺制备含8%和12%Co(质量分数,下同)的多孔Ti-Co合金,研究获得均匀悬浮稳定浆料的分散剂加入量。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、压缩和三点弯曲试验分别对多孔Ti-Co合金的显微结构和力学性能进行了测试和分析。结果表明,加入1%分散剂可获得分散效果最佳的悬浮浆料,所制备多孔Ti-Co合金的孔隙率在50%左右,孔隙呈三维通孔结构。与多孔纯钛相比,添加Co元素明显提高了多孔Ti的力学性能,其中压缩强度在68～378MPa之间,抗弯曲强度在53.68～169.17MPa之间,弹性模量在7～21GPa之间。固相体积分数为33%,在1100℃下烧结的多孔Ti-8%Co合金由于与成人骨的力学相容性最好,适合作为医用植入材料。     

熔融石英陶瓷凝胶注模成型及烧结工艺

报道了熔融石英陶瓷的凝胶注模成型及其烧结工艺.对凝胶注模成型工艺的几个主要影响参数对比分析,研究了分散剂、粉体粒径分布和浆料pH值对悬浮体分散效果的影响.并且分别以①苏州土、钾长石、碳酸钙②氟化钙作为烧结助剂,研究了它们对熔融石英陶瓷的烧结性能的影响.本研究工作为非晶态熔融石英陶瓷的凝胶注模成型提供了一定的工艺和理论研究基础.     

凝胶注模技术制备高密度ITO靶材的研究

为了研究ITO粉体凝胶注模技术制备高密度靶材的合理工艺,采用正交试验法,研究了固相含量、分散剂含量、pH值对浆料黏度的影响。结果表明,固相含量和分散剂的质量分数分别为80%和0.08%,pH值为10时,可制备出低黏度的适合浇注的浆料。同时,在制备低黏度、高固相含量(80%)ITO浓悬浮体过程中,研究了单体、交联剂、引发剂含量对凝胶化效果的影响。结果表明,单体、交联剂、引发剂分别为浆料质量的2%、0.05%、0.04%时,可制备出高质量坯体。坯体经70℃干燥、600℃排胶,最后于1570℃烧结后得到密度高达7.12g·cm-3、晶粒尺寸均匀的ITO靶材。     

钛酸铝陶瓷的凝胶注模成型研究

利用琼脂凝胶大分子在水溶液中加热时溶解,冷却时凝固这一规律,研究了Al2TiO5陶瓷的凝胶注模成型工艺,探讨了琼脂含量和Al2TiO5的加入量对料浆流动性、制品的烧结、结构的影响规律.结果发现在固含量63%陶瓷料浆中引入约1.5%琼脂,成型干燥后不需要单独脱脂,即可获得表面光洁、结构均匀、致密、内部无明显缺陷的陶瓷部件.     

凝胶注模成型技术的研究与进展

对凝胶注模成型技术的研究与进展情况进行综述。阐述成型原理和工艺过程;总结凝胶体系,并根据凝胶体系的来源将其分为合成凝胶体系和天然凝胶体系两类;介绍该技术在粗颗粒粉体材料、复合材料、多孔材料、功能材料和粉末冶金等领域的应用研究情况;探讨凝胶注模成型技术存在的问题和研究发展方向。     

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.     

热压烧结制备钛基合金TiAl+Ti及其显微结构

在1473 K,30 MPa,1.5 h的热压条件下直接烧结TiAl金属间化合物和Ti混合粉末,制备了钛基合金(TiAl+Ti)样品,采用XRD、SEM研究了2种不同成分配比对烧结产物相组成及显微结构的影响。结果表明,不同成分配比热压烧结体的显微组织分布相差较大,但相组成基本相同;对于TiAl和Ti体积比7:3的钛基合金样品,Ti粉末中Fe元素易于固溶到Ti_2Al和Ti_3Al中,析出相主要由TiAl、Ti_2Al(Fe)、Ti_3Al(Fe)和富Ti相组成;该比例的混合粉末在热压烧结过程中发生了不同程度的扩散反应,最终形成了组织渐变的Ti/Ti_3Al(Fe)//Ti_2Al(Fe)/TiAl显微结构。     

Preparation of TiAl alloy powder by high-energy ball milling and diffusion reaction at low temperature

In this paper, TiAl alloy powders were prepared successfully by high-energy ball milling and diffusion reaction in vacuum at low temperature. The titanium powder, aluminum powder, and titanium hydride powder were used as raw materials. The samples were characterized by scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD), field-emission scanning electron microscopy(FESEM), and differential thermal analysis(DTA). The results show that the alloy powders with the main intermetallic compounds of TiAl are obtained using Ti-Al powders and TiH_2-Al powders after heated for 2 h at 500 ℃,3 h at 600 ℃,and 3 h at 750 ℃,respectively.The average grain sizes of alloy powder are about 45 and20 μm with irregular shape, respectively. The prepared TiAl alloy powders are relatively pure, and the average quality content of oxygen in the alloy powders is0.33 wt%. The forming process of alloy powder contains both the diffusion reaction of Ti and Al,which gives priority to the diffusion reaction of aluminum.     

箔-纤维-箔法制备Mof/TiAl复合材料的显微组织与性能

利用箔-纤维-箔法和热压烧结成功制备出Mo_f/Ti48Al复合材料,并分析了Mo纤维对TiAl合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,通过635 ℃,3 MPa,10 h+680 ℃,3 MPa,4 h的两步低温热压,箔材中的Al完全反应完,TiAl箔叠层材料形成致密的Ti/TiAl₃板材,合金致密基本无孔洞。再通过1200 ℃,36 h的高温退火,Ti与TiAl₃在高温下继续反应,形成γ-TiAl、α-Ti₃Al相。高温退火后的钼纤维与基体合金发生了扩散反应,形成了扩散区域,此区域内主要相组成为TiMo、AlMo₃,钼纤维与基体合金通过扩散紧密结合在一起,界面未发现孔洞和因应力形成的裂纹。相比于未添加钼纤维的合金,添加10vol%钼纤维的复合材料抗弯性能有明显的提高,钼纤维在合金中起到了强韧化作用。     

TiAl合金双层辉光表面等离子渗Nb工艺

利用双层辉光等离子渗金属技术对TiAl合金进行离子渗Nb处理,研究了温度和保温时间对渗层合金元素含量和渗层厚度的影响,确定较合理的渗金属工艺参数。利用图像分析仪和辉光放电光谱仪观察和测定渗层金相组织、渗层厚度及合金层的成分。结果表明,在极间距与工作气压一定的条件下,渗层厚度及成分与温度和保温时间有关。温度过低或保温时间过长均使TiAl试样表面产生Nb沉积层。经优化工艺参数试验,选择1100℃×3h渗Nb,得到一定厚度且与基体结合牢固的合金渗层,这对改善TiAl合金的耐磨性和抗高温氧化性是有利的。     

低温真空扩散反应制备高性能TiAl合金粉

通过高能球磨均匀混合以及低温真空预烧工艺制备TiAl合金粉,原料为粒度43μmTi粉和9~12μmAl粉,研究不同温度下不同保温时间后Ti、Al混合粉的合金化程度。结果表明:高能球磨1h的Ti、Al混合粉在500℃保温2h,再在600℃保温3h能制得主要为TiAl相和少量Ti3Al相的合金粉,制备合金粉的平均粒径为20μm左右。     

Al、Cu二元合金系烧结过程的原位观察

利用高温光学显微镜(HTOM)对由纯铝粉和纯铜粉制得的二元粉末体系进行了原位烧结试验,原位观察结果表明:经典烧结理论对塑性粉末体系不再适用;该体系烧结的典型物理过程可概括为颗粒边界熔化、晶界熔化、颗粒熔化,最后为合金元素铜的扩散均匀化,而这四个阶段在时间上并不能严格分开,而是交叠进行的;边界熔化受颗粒表面氧化膜破碎、表面曲率和颗粒变形等因素影响;晶界扩散在烧结过程中始终起着非常重要的作用。这些结果为进一步合理制定和优化烧结工艺提供了直接的参照依据。     

粉未冶金高铝锌基合金性能的研究

采用金属粉末、空气中液相烧结的方法制备了粉末冶金高铝锌基ZA27合金。结果表明,在410～435℃烧结2h时,425℃时烧结体的摩擦系数最小,耐磨性最好,随着烧结时间的增加,摩擦系数减小,耐磨性提高,在425℃烧结4h、5h时,烧结体的耐磨性与铸造ZA27合金相比有显著提高。     

凝胶铸法制备牙科全瓷氧化铝及其性能

研究了氧化铝粉浆的固相含量及预烧温度、氧化铝基底块体成形工艺对用于制作全瓷冠桥的计算机辅助设计/加工(CAD/CAM) &In-Ceram玻璃渗透氧化铝陶瓷复合体性能的影响.结果表明,采用凝胶铸成形的毛坯比等静压成形的强度要高,其中固相含量55%(体积分数)、预烧温度1350 ℃、凝胶铸成形组强度较高,达到553 MPa.     

镁对氢化钛烧结致密化的影响

以氢化钛粉末和镁粉为原料,利用模压工艺制备纯钛,主要研究了镁对氢化钛粉末烧结致密化的影响。结果表明,少量镁的添加能够促进氢化钛粉末的烧结致密化,而过量镁则降低烧结密度,镁添加量为0.5%(质量分数,下同)时效果最优,将烧结体相对密度由96.5%提高到98.7%。通过对烧结过程动力学、镁还原氧化钛反应的热力学和动力学,以及烧结体成分进行分析,发现少量镁促进氢化钛烧结致密化的机理为:真空烧结时镁从坯体中挥发,形成的镁蒸气对粉末颗粒表面的氧起到净化作用,提高了烧结活性,从而提高烧结密度。     

金属热还原法制备钛铝中间合金

以TiO_2为原料,KClO_3为发热剂,Al为还原剂和合金化剂,Ca为深度还原剂,通过金属热还原法制备钛铝中间合金,考察了单位质量热效应、造渣剂配比和还原剂加入量及组成对反应过程稳定性、合金成分及收率的关系。研究表明:用Ca和Al作为还原剂时,体系绝热温度分别是2426和1806 K,反应制得的钛铝中间合金由Ti Al、Ti_3Al和少量的Al_2O_3夹杂相组成,化学分析合金中Ti、Al、O质量分数分别为58.36%、40.19%和1.41%。