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。     

采用升华性材料做造孔剂制备多孔钯材料

以海绵钯为原料,萘为造孔剂,采用放电等离子烧结法(SPS)进行了多孔钯块体材料的制备。结果表明,利用升华性材料在较低温度便可完全脱离材料体的特性,可实现多孔钯材料的无污染制备,并可实现多孔钯材料孔隙率与孔径分布等指标的调控。采用该方法在550℃时可以制备出结构稳定性与力学性能好、表面洁净度与孔隙率(89.93%)高的多孔钯块体材料。该方法可为高洁净度多孔材料的制备提供一条可供借鉴的有效途径。     

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.     

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。     

多孔CoTi生物材料的制备及性能

以NH_4HCO_3为造孔剂,采用粉末冶金烧结法制备低弹性模量、高孔隙度、孔隙尺寸适中和生物相容性良好的多孔CoTi合金。借助X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜和力学实验机等对多孔CoTi合金的物相组成、孔隙特征和力学性能进行检测与分析。通过扫描电镜观测MG-63细胞的黏附情况及动物体内植入实验,采用Alamar blue法测定细胞增殖率。结果表明,多孔CoTi合金的孔隙特征受造孔剂特性和烧结温度的影响,细胞正常黏附并增殖。其中烧结温度为1 000℃,添加21%的NH_4HCO_3造孔剂,可制备出性能优异的多孔CoTi合金,该合金孔隙度为53.97%,平均孔隙尺寸为122μm,抗压强度44.8 MPa,弹性模量为2.16 GPa,这些孔隙特征和力学性能与人体松质骨相匹配,在培养6 h后MG-63细胞黏附形态完整,7d后增殖近一倍,植入动物体内12周后,材料与组织嵌合紧密,具有作为骨科替代材料的潜能。     

Al-Mg金属间化合物多孔材料的制备

以Al和Mg元素混合粉末为原料,用粉末冶金模压成形和无压反应烧结方法制备出Al-Mg金属间化合物多孔材料,研究反应过程中Al-Mg金属间化合物多孔材料的相转变、体积膨胀、孔结构参数和显微形貌的变化,并对其孔隙形成机理进行讨论。研究结果表明:烧结后Al-Mg金属间化合物形成了均一的Al3Mg2相并发生了显著的体积膨胀,开孔隙率随温度的升高而增大,经435℃烧结后,达到24.7%;造孔机理是压制过程中粉末颗粒间隙孔的产生和固相扩散过程中的Kirkendall效应造孔。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

轧钢铁皮制备多孔不锈钢化学成分及孔隙控制

 为了充分发挥氧化铁皮含铁品位高、杂质元素含量低、产生量大的优势和特点,并开发高附加值的金属制品,采用真空还原烧结的方法制备了316多孔不锈钢,并确定了适宜的制备工艺以及孔隙率的影响因素。研究过程中采用高温真空管式炉对试样进行还原烧结制备;采用直读光谱、氧氢氮联合检测仪、X射线衍射分析仪、扫描电镜等设备对试样的化学成分、物相组成和微观形貌进行了分析。研究结果表明,以轧钢铁皮为主要原料,配入还原剂及其他合金粉末,通过高温真空还原可以得到成分合格的316多孔不锈钢,确定最佳制备工艺为10-3Pa真空度、1 200 ℃下保温3 h;还原烧结过程中,锰合金的收得率仅为61%。制备出的试样为单一的奥氏体组织,同时有Cr₇C₃在晶内析出,晶界附近存在σ相析出。保温0~3 h内,试样的孔隙率由37.26%增加至40.27%,延长保温时间至4 h,金属颗粒之间的烧结更加完全,孔隙率降低至35.16%;将制坯压力由76.43增加至152.87 MPa,多孔不锈钢的孔隙率由42.07%降低至34.44%,呈现逐渐降低趋势。当制样压力大于152.87 MPa时,发生了造孔剂偏聚的现象,导致孔隙率略微增加至35.76%。造孔剂碳酸氢铵每多增加10%,多孔不锈钢的孔隙率增加9.3%。通过对正交试验分析发现造孔剂加入量对多孔不锈钢孔隙率的影响最为显著,制样压力次之,保温时间对孔隙率的影响最小。     

人工髋关节用复合多孔钛股骨头制备方法的研究

本研究采用等离子旋转电极制取的Tc4钛合金球形粉末,涂覆在致密芯杆上,制成柄部表面多孔层厚度约2mm的复合多孔钛股头。本文着重研究了原始粉末粒度、烧结制度、基体表面粗糙度对复合多孔层的孔径、孔隙度以及多孔层与基体间结合强度的影响,同时还测定了复合多孔钛股头的机械性能。研究结果表明,材料的最大孔径主要取决于原始粉末粒度,并随粉末粒度的增大而线性增加。影响结合强度的主要因素是烧结制度、原始粉末粒度和基体表面粗糙度。其结合强度随烧结温度的提高、保温时间的延长、原始粉末粒度的下降和基体表面粗糙度的增加而增加。孔隙度仅取决于粉末的堆积状态。所获得的复合多孔钛股头的机械性能为σ_b=830~880 MPa,σ_0.2=810~840 MPa,σ=9.5~12.0%,ψ=26.0~33.0%。     

注射成形制备TiNi多孔材料

利用粉末注射成形工艺制备了TiNi多孔材料,研究了注射喂料的流变性能,造孔剂NaCl对多孔材料性能的影响。试验结果表明:喂料的流变性能良好;造孔剂可以显著提高材料的孔隙度、孔径;能谱分析和X射线物相分析没有发现NaCl残留,TiNi多孔材料主要由Ni3Ti、Ti2Ni、TiNi、TiC相组成。     

CuO-TiO_2对多孔氧化铝陶瓷支撑体性能的影响

以α-Al2O3为骨料,羧甲基纤维素(CMC)为造孔剂和粘结剂,丙三醇为润滑剂和增塑剂,CuO-TiO_2为烧结助剂,采用挤压成形和固态粒子烧结法制备管式多孔氧化铝陶瓷支撑体。通过X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、抗折强度测试等,研究CuO-TiO_2对氧化铝陶瓷支撑体的晶相组成与微观形貌、孔隙率、抗折强度、耐酸/碱腐蚀等性能的影响。结果表明:TiO_2与Al2O3固相反应生成Al2TiO5,并生成大量正离子空位而提高扩散系数,促进氧化铝陶瓷的致密化,同时CuO的液相润湿作用使TiO_2的固溶温度降低,生成液相低共熔物CuAl2O4,进而实现低温烧结。当TiO_2与CuO的添加量(质量分数)分别为3%和1.5%、烧结温度为1200℃时,获得孔隙率为33%、抗折强度104.4MPa、酸/碱腐蚀后的质量损失率为0.02%/0.09%的性能优异的管式多孔氧化铝陶瓷支撑体。     

放电等离子烧结制备铁基大块非晶材料

以惰性气体雾化的非晶铁基粉末为原料,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备大块非晶材料.探索了SPS烧结温度对烧结体的物相、相对密度、微观结构和性能的影响.试验表明,采用优化的SPS烧结工艺,用粉末冶金的方法,可以获得致密的大块非晶材料,部分性能与铸态相当.