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.     

稀土增强型多孔铝的制备及性能检测

采用粉末冶金法中的添加造孔剂法制备多孔铝材料,其中铝粉与造孔剂的原料比例为7∶3。选择NH_4HCO_3和NaCl作为造孔剂,并在四个不同烧结温度下高真空烧结制得多孔铝材料。添加不同含量的氟化镧和氧化铈,探究其对多孔铝的影响。结果表明,烧结温度为600℃时能够获得具有较好晶粒组织的多孔铝。LaF_3添加含量在0.5%(质量分数)时,多孔铝材料的抗压强度可达52.4 MPa,其弹性模量可达1.56 GPa。当CeO_2添加量达到1%(质量分数)时,多孔铝的抗压强度和弹性模量达到最好,分别为45 MPa和1.25 GPa。     

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。     

多孔Ti吸气材料的制备及吸氢性能研究

利用粉末冶金法,以电真空Ti粉为原料,并添加造孔剂NH_4HCO_3,制备了多孔Ti吸气材料。通过扫描电镜(SEM)对吸气材料进行微观形貌观察,利用阿基米德排水法测试吸气材料的孔隙度,用动态流导法分别测试不同NH_4HCO_3添加量的吸气材料在450和700℃激活下的吸氢性能。结果表明,引入造孔剂NH_4HCO_3后,可以成功制备出有多孔结构的Ti烧结体,且样品的孔隙率随NH_4HCO_3含量的增加近似呈线性关系,当造孔剂质量分数为30%时,孔隙率达到61%;随着NH_4HCO_3含量的提高,样品的吸气性能呈现出先升高后降低的趋势;450℃激活时,添加20%(质量分数)NH_4HCO_3样品的特征吸氢速率S_(10)是未添加NH_4HCO_3样品的6.3倍;700℃激活时,添加25%(质量分数)NH_4HCO_3样品的特征吸氢速率S_(10)是未添加NH_4HCO_3样品的2.7倍;同一成分的样品,在700℃激活下的吸氢性能优于450℃激活下的性能。     

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。     

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。     

NaCl造孔剂添加量对多孔NiTi合金孔结构和力学性能的影响

选用Na Cl作为造孔剂,采用压制+烧结法制备孔结构和弹性模量可控的多孔Ni Ti形状记忆合金,采用SEM,XRD和形状回复率检测等测试手段研究造孔剂添加量对Ni Ti形状记忆合金的孔结构和力学性能的影响。结果表明:随Na Cl添加量增加,多孔体孔隙率从39%上升到72%,孔径大于50μm的孔隙数量明显增加;多孔体主要由Ni Ti奥氏体相(B2)和马氏体相(B19′)组成,并存在少量Ni Ti2,Ni3Ti和Ni4Ti3等相;合金的弹性模量随造孔剂的添加从30%时的10.8 GPa下降到70%时的1.5 GPa;当添加量为50%时,多孔体孔隙分布均匀,大于50μm的孔隙占45%,弹性模量为4.8 GPa,形状回复率达到最高值83%,最适合多孔植入体的要求。     

添加升华性造孔剂的放电等离子法制备多孔铝块体材料

为解决高孔隙率多孔金属材料制备过程中的污染问题,以升华性萘颗粒为造孔剂,采用放电等离子脉冲烧结法(SPS)进行多孔铝块体材料的制备。结果表明,升华性造孔剂可在实现多孔铝材料高孔隙率的同时,有效提高其洁净度。采用该方法在350℃时可以制备出结构与尺寸可控性好、开孔效果好、孔隙率(63.33%)较高、粉体颗粒无明显长大的多孔金属铝块体材料。升华性造孔剂可对孔隙体积进行有效调节,实现多孔铝材料体内小孔与大孔的合理搭配,进一步改善多孔铝材料孔隙之间的连通性,该方法与SPS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。     

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。     

银含量对多孔钛微观结构和力学性能的影响

以具有抗菌性的银作为合金化元素,以碳酸氢铵作为造孔剂,应用粉末冶金的方法制备出不同银含量的多孔钛银合金,并应用称重法、带能谱的扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能力学试验机等研究了银含量对多孔钛微观结构和力学性能的影响。结果表明:银的添加量为3%时,多孔钛的孔隙率从65.18%升高到68.25%,多孔钛银合金的抗压强度和弹性模量均增加。进一步增加银的含量到10%时,多孔钛银合金的孔隙率保持在68%左右,其抗压强度和弹性模量变化较小。银的加入对多孔钛的孔结构无明显影响,其相成分主要为α-Ti。多孔钛银合金具有良好的孔结构和力学性能,有潜力用作抗菌骨科植入材料用于松质骨缺损修复。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

医用钛钼合金的国内外研究概况

医用TiMo合金因为具有较低的弹性模量和较好的生物相容性而受到关注。多孔TiMo合金因为具有连通的开孔结构和适宜的力学性能可用于骨组织的替换与修复,是一种理想的硬组织植入材料。本文从力学性能、微观组织、耐蚀性等方面探究了医用TiMo合金的国内外研究概况。从制备方法、孔隙特性和力学性能等角度探究了医用多孔TiMo合金的研究现状,并探讨了未来可能的研究方向。     

烧结工艺对多孔TNTZ合金压缩行为的影响

多孔低模量Ti-Nb-Ta-Zr钛合金含无毒元素,且具有优良的生物相容性、强度高、塑性显著等优点,成为目前生物医用植入材料的研究热点。为了提高植入体的骨整合能力,使其与宿主骨实现生物固定,本文采用添加造孔剂的粉末冶金工艺制备基体为β相、含少量第二相的多孔Ti-Nb-Ta-Zr合金。结果表明:随烧结温度的升高和时间的延长,多孔Ti-Nb-Ta-Zr合金的致密度及结合强度增大,但当烧结温度超过1 200℃或时间超过2 h,其压缩弹性模量及屈服强度均下降,这与合金中晶体生长程度及第二相的组成及分布有关。多孔TNTZ合金的压缩断口主要由解理面、棱锥形穿晶断裂面和大量韧窝组成,表明其具有较好的塑性。     

Cu基热管芯体多孔材料增孔补强的研究

对不同粒径Cu粉、不同造孔剂(CuCl2.2H2O、NaCl)及其含量的Cu基热管芯进行了对比试验,分别对其开孔隙度、渗透系数、压缩性能进行了测试;并用扫描电镜(SEM)观测芯体的孔洞特征及烧结颈的形成情况,进一步探讨了烧结强化机理。结果表明:球形Cu粉粒径越大,Cu基热管芯的孔隙度和渗透系数较大,但强度越低;添加造孔剂CuCl2.2H2O有造孔和强化基体的双重作用;添加NaCl增加孔洞效果明显,但仅有造孔作用。     

金属间化合物Ni3Al的孔隙度与造孔剂含量的关系

以NaCl为造孔剂,在粉末压制压力为600 MPa、烧结温度600℃保温3 h、801℃保温1 h、1 000℃保温1 h的工艺条件下,用元素粉末法制备多孔Ni3Al金属间化合物。研究造孔剂添加量与多孔Ni3Al金属间化合物的孔隙度之间的关系,推导出孔隙度与造孔剂添加量之间的数学关系,在该特定的工艺条件下,Ni3Al的孔隙度θ与NaCl的添加量w之间的关系为1/（1-θ）=1.260 8＋3.9235 8[w/（1-w）]。     

烧结溶解法制备多孔铝材料的工艺特性研究

以纯Al粉、纯Mg粉和水溶性造孔剂为原料,利用烧结溶解法制备多孔铝材料,通过真空烧结和热压烧结两种方式,研究烧结工艺和Mg的添加对多孔铝烧结致密化及其孔结构的影响。采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)等设备分析多孔铝的显微组织和相成分,利用万能力学试验机和显微硬度仪等仪器检测多孔铝的压缩强度和显微硬度。结果表明:升高烧结温度和延长烧结时间均有利于多孔铝骨架的致密;随烧结温度的升高,孔隙边缘由尖锐逐渐变得圆滑;Mg的添加可破除Al颗粒表面氧化膜,并生成MgAl_2O_4尖晶石,促进烧结致密化和孔结构收缩,进而提升多孔铝的力学性能。