凝胶注模成形制备铜锡多孔材料的研究

采用非水基凝胶注模工艺,对铜锡复合粉体进行了成形与烧结的研究。非水基凝胶注模的单体为甲基丙烯酸-2-羟基乙酯,溶剂为1,2-丙二醇,交联剂为二乙二醇丙烯酸酯,引发剂催化剂为过氧化苯甲酰-N,N-二甲基苯胺,分散剂采用聚乙烯比咯烷酮。制备出不同固相含量的悬浮液,经过凝胶成形与烧结,得到铜锡烧结多孔材料。探讨了坯体的性能、烧结过程中的收缩率、孔隙率、显微结构和力学性能。结果表明:经过脱模干燥后的坯体抗弯强度最大能达到12.76 MPa,坯体中的金属粉末颗粒均匀分散在有机三维骨架中,对于烧结多孔材料,随着固相含量的增加,烧结体密度增大,烧结收缩率降低,抗压性能提高。烧结试样孔隙率在20%~40%之间,烧结收缩率小于12%,抗弯强度最大为240 MPa,制备的烧结多孔材料孔隙分布均一、能制备复杂形状的部件。     

醇-水基料浆凝胶注模成形制备氧化铝多孔陶瓷

以氧化铝粉为原料,乙醇–水为溶剂,采用凝胶注模成形工艺制备氧化铝多孔陶瓷,并研究溶剂中醇、水体积比对多孔陶瓷坯体和烧结体的收缩率、孔隙度、微观形貌及性能的影响。结果表明:多孔陶瓷的孔隙由溶剂挥发形成的"溶剂孔"和高聚物分解形成的"高聚物孔"两部分组成,孔隙呈三维贯通孔结构。当醇、水体积比由3:7增加至9:1时,制品线收缩率与抗弯强度逐渐减小,孔隙度和气体渗透通量逐渐增加。当醇、水体积比为7:3时,所制备的陶瓷具有优良的综合性能:孔隙率为76.91%,孔隙分布均匀,抗弯强度为13.08 MPa,气体渗透通量达到135.6 m3/(m2·h·kPa)。     

钴对凝胶注模成形医用植入钛合金材料的影响

本文采用凝胶注模成形工艺,用钴包覆钛粉制备多孔钛合金植入材料。研究了钴对成形工艺中浆料的粘度、孔隙率以及烧结体的抗压强度的影响,预混液中有机单体的浓度、单体(AM)/交联剂(MBAM)的比例对坯体的强度的影响。通过改变烧结温度和固相含量,可以实现多孔钛钴合金的孔隙率和抗压强度分别在29%~58%、68~378 MPa范围内调节,采用含钴8%的钴包覆钛粉以33%的固相含量制备坯体,在1 130℃保温2 h制备的多孔钛合金材料,孔隙率为45.6%、抗压强度为227 MPa、抗弯强度为213 MPa、弹性模量为15.8 GPa,力学性能与自然骨接近,适宜做自然骨替代材料。     

醇–水混合溶剂凝胶注模制备SiC多孔陶瓷的工艺与性能

将SiC陶瓷粉末、醇-水混合溶剂、丙烯酰胺-亚甲基双丙烯酰胺凝胶体系以及堇青石-锂辉石复合烧结助剂配制成料浆,采用凝胶注模成型–烧结工艺制备SiC多孔陶瓷,研究烧结助剂用量和烧结温度对多孔SiC陶瓷的形貌与显微结构、物相组成以及强度、孔径、开孔率与渗透率等性能的影响。结果表明:温度高于1 300℃时,复合烧结助剂熔融形成固溶体,从而实现SiC多孔陶瓷的低温烧结;随烧结助剂用量增加或烧结温度升高,SiC多孔陶瓷的开孔率和气体渗透速率均下降。在料浆中SiC陶瓷粉体体积分数为20%、烧结助剂质量分数为10%、醇水体积比为7:3、锂辉石与堇青石质量比为2:1的条件下,于1 370℃烧结后得到的SiC多孔陶瓷,孔隙率高、孔径分布集中(4~15μm),孔形貌呈均匀的三维无规则贯通结构,抗弯强度为8.5 MPa,开孔率达到67.9%,透气率为280.5 m~3/(m~2·Pa·h)。     

大规格粉末轧制多孔钛板的制备及拉伸性能

为满足工业生产对板状过滤元件的需求,本文开展大规模粉末轧制多孔钛板的制备,通过1 100℃真空烧结制得了组织均匀、不同厚度、宽度为420 mm的多孔钛板,并对烧结钛板的拉伸性能进行研究。实验结果表明,制备的多孔钛板孔隙度33.0%,密度2.90 g/cm3,最大孔径19.0μm,透气度150.0 m3/m2·k Pa·h,抗拉强度60.0 MPa;随钛板厚度增加,孔隙度上升,密度降低,最大孔径增大,透气度降低,抗拉强度减小;利用数字图像相关技术并结合孔结构参数,对烧结多孔钛板的拉伸数据及断口形貌进行分析与表征,并证实其断裂方式为脆性断裂。     

医用多孔钛植入材料凝胶注模成形工艺研究

采用凝胶注模成形工艺制备了大尺寸、复杂形状医用多孔钛植入材料,其孔隙度为46.5%、开孔隙度为40.7%,抗压强度为158.6MPa、杨氏模量为8.5GPa,与自然骨基本匹配,适合作为人造骨替代材料.研究了预混液中有机单体的浓度、单体(AM)/交联剂(MBAM)比例以及固相含量对钛粉浆料表观黏度以及坯体强度的影响,并得到了最佳工艺参数;讨论了不同烧结工艺时烧结体的孔隙度以及力学性能的变化,发现在1373K保温1.5h是凝胶注模成形多孔钛植入材料较为合适的烧结工艺参数.     

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。     

醇-水基料浆凝胶注模成形制备粉煤灰多孔陶瓷

以工业废料粉煤灰为原料,采用醇-水基料浆凝胶注模成形新工艺制备粉煤灰多孔陶瓷,系统研究预球磨时间和烧结温度对粉煤灰多孔陶瓷显微形貌、物相、抗弯强度、气体渗透速率、密度和开孔率的影响,以及坯体与烧结体的结构继承性。结果表明:随预球磨时间延长或烧结温度升高,粉煤灰多孔陶瓷的密度和强度显著升高,开孔率和气体渗透速率急剧降低;当预球磨时间为8 h时,体积分数为15%的粉煤灰坯体在1 100℃烧结2 h,样品综合性能最佳:密度为0.77 g/cm3,抗弯强度为8.80 MPa,开孔率为71.2%,气体渗透率为100.5 m3/(m2·h·k Pa),最可几孔径为5.56μm,孔径分布均匀,孔隙分布窄,呈三维无规则贯通孔结构。     

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。     

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。     

粉末烧结溶解法制备多孔镍及其结构特性

为了制备镍多孔过滤材料,本文以镍粉为原料,以K2CO3为造孔剂,采用烧结溶解法制备了不同孔隙率镍多孔试样。本文讨论了造孔剂体积分数、压坯压力、烧结温度对样品孔隙率、孔径和透气度的影响,以及孔隙率与抗压强度的关系。研究表明:当造孔剂添加量在10%～40%时,样品孔隙率θ为27. 8%～52. 4%。当压坯压力在100～400 MPa时,随压力增大样品孔隙率、孔径和透气度均降低;烧结温度在1000～1250℃时,随烧结温度升高,孔径和透气度先增大后缓慢降低,在1150℃出现峰值。当造孔剂体积分数为30%,压制压力200 MPa时,烧结温度为1150℃时,所制备多孔镍孔隙率为40. 56%,最大孔径为26. 7μm,透气度255. 01 m3·(h·kPa·m2)-1,抗压强度为24. 12 MPa。     

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。     

浅析造孔剂含量控制对生物多孔钛材的影响

以碳酸氢铵为造孔剂,TiH_2粉为原料采用粉末冶金法,经过粉末混合、粉末压制、脱脂制备生物多孔钛材。研究碳酸氢铵(质量分数:0%、10%、20%、30%)对制备生物多孔钛材的孔隙率、孔径分布和屈服强度的影响。结果表明,碳酸氢铵在10%时,多孔钛孔隙率为32.4%,100~200μm的孔径约占面积总量的80%以上,屈服强度为208.1 MPa。     

不同尺寸HDH钛粉末烧结后的显微组织与力学性能分析

研究了不同颗粒尺寸的HDH钛粉对烧结钛致密度、显微结构及力学性能的影响。结果表明:HDH钛粉颗粒尺寸越小,越有利于烧结,烧结密度越大,孔隙球形且分布均匀;随HDH钛粉颗粒尺寸增大,烧结试样中孔隙尺寸增大,连通孔隙增多,对烧结工艺的要求更高。颗粒尺寸小于38μm的HDH钛粉烧结后,相对密度达到99.5%;而颗粒尺寸为150~200μm的HDH钛粉烧结后的相对密度仅为89.1%。随着钛颗粒尺寸的不断增大,烧结后试样的维氏硬度和压缩屈服强度降低,颗粒尺寸小于38μm的HDH钛粉烧结后压缩屈服强度最高,约为1 000 MPa,其断裂强度约为2 250 MPa;颗粒尺寸为150~200μm的烧结试样的压缩屈服强度最低,约500 MPa。     

氟化镧对多孔钛的影响研究

采用添加造孔剂法制备多孔钛,并且加入微量氟化镧以期得到高孔隙率高强度的多孔钛。选取三种不同粒径的钛粉做为原料,分别制备多孔钛,并且加入氟化镧探究其对多孔钛的影响效果。随着钛粉粒径的减小,多孔钛的开孔率、孔隙率随着下降,孔径尺寸略有减小;且多孔钛的抗压强度、弹性模量和抗弯强度随之增强,但不同粒径的多孔钛,氟化镧的增加效果不同,而细化晶粒是氟化镧能增强多孔钛力学性能的原因。综合考虑,C组(粒径最小)制备所得的多孔钛力学性能最佳,其中氟化镧的添加量为0.3%(质量分数)时抗压强度、弹性模量分别为157.84 MPa和3.73 GPa,抗弯强度为66.62 MPa。     

烧结温度对YAG多孔陶瓷结构演化及力学性能的影响研究

钇铝石榴石(YAG)具有许多优异的性能,被广泛研究和应用.采用真空烧结制备YAG多孔陶瓷,分析结果表明:在1 500℃烧结的YAG多孔陶瓷微孔结构均匀规整,孔径约为5μm,晶粒形貌呈规则颗粒状,断裂形式为沿晶断裂;1 550℃烧结的多孔陶瓷,微孔结构均匀规整,孔径处于2～5μm之间,晶体呈棒状或针状结构,断裂形式为沿晶断裂和穿晶断裂并存;1 600℃烧结的陶瓷,晶粒长成片状结构,孔结构基本消失,断裂形式为穿晶断裂.随着真空烧结温度的升高,不但YAG多孔陶瓷的孔结构逐渐消失,而且能耗越来越多;结合孔隙度、力学性能与能耗之间的性价比综合考虑,确定YAG多孔陶瓷的烧结温度为1 550℃.     

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。     

烧结方式对石英多孔陶瓷的性能影响研究

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多孔陶瓷材料.研究结果表明:采用真空烧结能够成功制备石英多孔陶瓷,多孔陶瓷材料烧结温度为1 050℃；制备的陶瓷密度为1.267g/cm3,孔隙度为51.6％,抗压强度为3.184MPa,且气孔较小,分布较均匀,外形完好.在相同的烧结温度和保温时间条件下,真空烧结的陶瓷孔隙度明显比大气烧结的小,密度和抗压强度则比大气烧结的要高.真空烧结的陶瓷表面更加致密,孔结构排列更平整,微观孔结构更加完整.当对石英多孔陶瓷材料的力学性能要求不高时,优先选用空气烧结；反之,则优先选用真空烧结.     

多孔碳化硼的力学性能及其微观组织

采用无压烧结法制备得到了多孔的碳化硼,用扫描电镜研究了该材料的微观组织;并测定了不同孔隙率碳化硼的抗弯强度和密度,分析了多孔碳化硼的孔隙率与抗弯强度和密度的关系。研究结果表明:采用无压真空烧结法所制备的多孔碳化硼材料的微观组织烧结良好,烧结颈明显,孔隙大小比较均匀;当空隙率为30%时,所制备的多孔碳化硼密度为1.714 g/cm3,抗弯强度为100.85 MPa。