造孔剂法制备多孔钴基生物材料及性能

以NH4HCO3为造孔剂,采用粉末冶金烧结工艺制备出多孔钴基生物材料。并借助XRD、金相显微镜、扫描电镜和力学试验机对多孔钴的微观结构、形貌和性能进行了检测与分析。结果表明,多孔钴的孔隙特征受到NH4HCO3造孔剂粒度、形貌、含量和烧结温度的影响。在850℃烧结温度下,添加19%(质量分数)、270~380μm的NH4HCO3造孔剂,制备出的多孔钴性能最优,其相组成为单一的α-Co相,孔隙率为64.3%,密度3.18 g/cm3,孔径尺寸300~400μm,弹性模量为1.17 GPa,抗压强度60.9 MPa,与人体松质骨力学性能相匹配。     

烧结工艺对添加造孔剂制备多孔钛性能的影响（英文）

采用粉末冶金法在不同烧结条件下添加聚甲基丙烯酸甲酯造孔剂制备临床骨科用多孔钛,并研究其形态特征及力学性能。研究表明:烧结温度的升高及时间的延迟导致多孔钛孔壁晶粒尺寸的增大和孔隙尺寸的减小,从而提高多孔钛的拉伸强度和弹性模量。与多孔钛相比,未添加造孔剂烧结钛制品的显微组织及力学性能更加依赖烧结温度及时间。这些机制的相对贡献亦受原始粉末结构及氧含量的影响。     

粉末烧结和燃烧合成法制备多孔TiNiFe合金(英文)

采用粉末烧结法和燃烧合成法制备了多孔Ti50Ni48Fe2(at%)形状记忆合金。前者通过添加不同含量的造孔剂(NH4HCO3)来调节控制多孔合金的孔隙特性如孔隙形貌、孔隙度、平均孔隙尺寸;而后者通过生坯的孔隙度来控制合金的上述孔隙特性。通过两种方法制备的多孔TiNiFe合金的孔隙特性满足多孔植入材料的孔隙要求,是理想的多孔植入候选材料。     

多孔钛的制备及力学性能研究

以NaCl作为造孔剂,采用粉末冶金法成功制备多孔钛。研究了烧结温度和NaCl添加量对多孔钛的孔隙率、物相结构、孔隙微观形貌及力学性能的影响。结果表明,制备出的多孔钛由α-Ti组成且无残留的NaCl存在;随NaCl添加量的增加,样品的孔隙率显著提高。随着烧结温度的升高,孔隙率变化规律不明显,而钛晶粒则逐渐变大。多孔钛的压缩屈服强度随NaCl添加量的增加而明显降低,而随烧结温度的升高先增加后降低。     

稀土LaF_3及烧结工艺对多孔Ti-Al合金材料性能的影响

以钛粉和铝粉为主要原料,碳酸氢铵作为造孔剂,利用粉末冶金法在真空烧结条件下制得多孔钛铝(Ti-Al)合金材料。研究了造孔剂含量、烧结温度、钛铝配比以及加入稀土氟化镧(LaF_3)含量对多孔Ti-Al材料孔隙率、力学性能及组织结构的影响,最终确定La F3的最佳含量,筛选出了最佳烧结方案。结果表明:钛铝配比为1:1,造孔剂含量为45wt%,烧结温度为850℃时,为最佳烧结方案,此时的多孔Ti-Al合金材料综合性能最优。添加少量的稀土LaF_3主要影响多孔Ti-Al合金的抗压屈服强度和弹性模量,添加0.3wt%的稀土LaF_3时得到的多孔Ti-Al合金材料的力学性能最好。     

生物医用多孔钛的力学性能及孔结构变形行为（英文）

多孔钛材料因其优良的综合性能被视为最有潜力的生物医用材料之一。考虑到生物材料在使用过程中必然受到力的作用,重点研究了多孔钛的力学性能及其孔结构变形行为。采用添加造孔剂的粉末烧结方法制备孔隙率为36%~66%、平均孔径为230μm的多孔钛。采用扫描电镜观察孔结构形貌,通过室温压缩测试检测力学性能。多孔钛的弹性模量和抗压强度分别为1.86~14.7 GPa和85.16~461.94 MPa,具力学性能与人骨的力学性能相近。建立了多孔钛的相对屈服强度和相对密度间关系,结果表明相对密度是影响多孔钛力学性能和变形的主要因素。对于低相对密度的多孔钛而言,其变形方式为孔壁的屈服、弯曲和屈曲;而对于高相对密度的多孔钛,其变形方式主要为孔壁的屈服和弯曲。     

以NH_4HCO_3为造孔剂制备的多孔钛及其力学性能

以NH_4HCO_3为造孔剂,采用粉末冶金法在10-3 Pa的真空度下成功烧结出力学性能与骨匹配的多孔钛。利用扫描电镜观察孔的结构,采用X射线衍射仪分析物相组成,利用阿基米德浮水法测定开孔隙率,利用万能材料试验机测量力学性能。结果表明,多孔钛烧结体的主要相为α-Ti,随着造孔剂添加量的改变,并没有出现新相;多孔钛烧结体的开孔隙率范围在6.9%~65.7%之间,且开孔隙率越大平均孔径也越大;抗压强度随开孔隙率的增大而降低,在50~1 558 MPa之间;当造孔剂含量在30%~50%时,所得制品弹性模量在4.1~9.4GPa,理论上很接近人骨的弹性模量(2.3~20GPa)。     

多孔NiTi形状记忆合金的制备工艺

以NH_4HCO_3为造孔剂,利用元素粉末混合烧结法制备了多孔NiTi形状记忆合金。研究了压制压力、烧结温度和烧结时间对多孔NiTi合金孔结构的影响,并分析了其物相组成。结果表明:随压制压力的增加,平均孔径和孔隙率逐渐减小;随烧结温度提高,多孔NiTi合金的平均孔径减小、孔隙率先增加后减少,孔隙分布趋于均匀;随烧结时间延长,多孔NiTi合金的平均孔径及孔隙率先增加后减少。在造孔剂添加量50%,压制压力250 MPa,烧结温度1000℃,烧结时间6 h条件下可制备出孔结构均匀(平均孔径为314μm,孔隙率56.3%)的多孔NiTi合金,其基体相为B2(NiTi)相。     

添加NH4HCO3对多孔Ti-10%Mg复合材料的孔隙特征和压缩性能的影响（英文）

添加碳酸氢铵粉末,采用冶金法制备多孔钛-镁复合材料,并对多孔复合材料的性能进行综合考察。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对孔隙特性和压缩性能进行表征。结果表明,通过调节碳酸氢铵的加入量可以控制该多孔材料的孔隙率;碳酸氢铵对多孔Ti-10%Mg的微观结构和相组成没有影响;多孔材料的开孔率和抗压强度随着碳酸氢铵的添加量和粒径的变化而变化。当碳酸氢铵添加量为25%(质量分数)时,得到孔隙率约50%的多孔材料的抗压强度与抗压模量与人骨的相似。     

医用多孔Ti-10Mo合金的制备及力学性能

以元素粉末为原料添加造孔剂碳酸氢铵,采用粉末冶金模压烧结技术制备了多孔Ti-10Mo合金,探讨了烧结工艺与造孔剂含量对合金组织、孔隙特征和力学性能的影响规律。结果表明,在1300℃烧结可制备出具有典型魏氏体组织、孔隙分布均匀的多孔Ti-10Mo合金材料;随着造孔剂含量增加,合金孔隙率增加,孔径变大孔壁变薄,当造孔剂含量达到50%,孔隙结构互相贯通,孔径尺寸大幅增加;添加50%~60%造孔剂,制备Ti-10Mo合金孔隙率为62.8%~66.9%,平均孔径尺寸为485.6~545.9μm,其弹性模量为2.9~1.3 GPa,抗压屈服强度为129.2~56.1 MPa。     

Preparation and characterization of porous magnesium materials

The proper spacer material and the preparation technology for biological compatible porous magnesium materials were explored by the powder metallurgy method, and microstructures, porosity and mechanical properties of sintered porous magnesium were investigated. The results show that compared with spacer materials of NH4CO3, NH3Cl and carbamide, NI-I4CO3 is the best one for preparation of sintered porous magnesium, and the worst one is NH3Cl. The isolated blind pores are formed mainly by the particle interval of the magnesium powders. Adding spacer material favors the formation of open pores, while has little contribution to the formation of blind pores. The overall porosity and porosity of open pore of the sintered porous magnesium increase with the increase of added spacer material, while decrease with the increase of the molding stress. The mechanical properties of sintered porous magnesium increase with decreasing addition of spacer material and increasing molding stress.     

Reaction behavior and pore formation mechanism of TiAl–Nb porous alloys prepared by elemental powder metallurgy

Ti–48Al–6Nb (at.%) porous alloys are fabricated by elemental powder metallurgy to study the pore formation and propagation mechanism. Reactive diffusion, pore formation process, and pore characteristics of the porous TiAl–Nb alloys are investigated at different temperatures. It is found that the porous alloys exhibit a uniform, maze-like network skeleton, viz., a typical α₂-TiAl₃/γ-TiAl fully lamellar microstructure. The reactive diffusivities between Ti and Al powders are dominant during the Ti–Al–Nb powder sintering. Gas release during sintering also plays an important role in the pore propagation and the compact expanding process. In addition, a pore-formation model is proposed to interpret the growth mechanism of pores and skeletons.     

颗粒尺寸对微波烧结多孔NiTi合金的显微结构及力学性能的影响

以不同颗粒尺寸的Ni/Ti粉末为原料,采用微波烧结技术制备了多孔NiTi合金,并系统考察了颗粒尺寸对多孔NiTi合金的显微结构和力学性能的影响。结果表明,随着颗粒尺寸的减小,多孔NiTi合金中的Ti2Ni和Ni3Ti第二相减少而单质Ni相消失。同时,多孔NiTi合金的孔隙形貌由带尖角的不规则形状向近球形转变。此外,多孔NiTi合金的孔隙率和孔径随着颗粒尺寸的增大而增大,而洛氏硬度、抗压强度和抗弯强度均下降。因此,减小颗粒尺寸有利于获得理想的显微结构(纯净的物相和均匀的孔隙结构)和提高微波烧结多孔NiTi合金的力学性能。     

Ni-625 Superalloy Foam Processed by Powder Space-Holder Technique

In this work, porous Ni-625 superalloys were produced by use of a water soluble pore forming agent prior to sintering. Carbamide particles were used as the space-holder materials. After mixing and compaction, the space-holder particles were extracted using warm water leaching over a range of temperatures. The porous green parts were subsequently thermally debinding to remove the paraffin wax under a pure Argon atmosphere, and subsequently sintered at high vacuum. The effects of volume fraction of space-holder particles on density, porosity, and elastic modulus were investigated. Microstructures were captured using optical and scanning electron microscopy. Pore size was quantified using image analysis software integral to the scanning electron microscopy. In addition, compression tests were conducted on the sintered samples.     

烧结工艺对粉末烧结多孔材料微观结构与力学性能影响

本文进行了烧结气氛和烧结温度对支撑体孔径、透过性能影响的研究。环拉实验结果表明,氢气烧结样品的抗拉强度87.56MPa,氢气+氯化铵活化烧结样品115.20MPa,强度提高了30%。通过烧结温度对支撑体力学性能影响的研究,得到了支撑体致密度和力学性能之间的关系,可实现通过测试多孔材料的密度来预测多孔材料的强度。     

耐久型高倍率性能锰酸锂微球的合成(英文)

以Mn2+和NH4HCO3为原料,通过控制结晶法合成球形MnCO3前驱体模板。以LiNO3和MnCO3为原料,按照一定的摩尔比机械混合,在700°C下煅烧8h,合成高倍率性能和长循环性能的球形尖晶石LiMn2O4材料。分别考查原料的摩尔比、反应时间以及反应温度对前驱体MnCO3形貌和产率的影响。采用X射线粉末衍射和扫描电镜对合成的MnCO3和LiMn2O4进行表征,对LiMn2O4样品进行室温条件下的充放电性能测试。电化学测试结果表明:尖晶石锰酸锂微球在10C的放电倍率下的首次放电容量达90mA·h/g(1C放电容量为148mA/g),800次循环后容量保持率达到75%。该方法合成的LiMn2O4微球作为高功率型锂离子电池的正极材料有着较好的应用前景。     

溶胶—凝胶法制备CaCu3Ti4O12-MgTiO3复合陶瓷的介电性能与IV特性

通过溶胶凝胶方法制备得到CaCu3Ti4O12-MgTiO3复合陶瓷粉料,并在1000,1050和1100℃3个温度点烧结成瓷。采用XRD、SEM等对得到的样品成分、结构进行了分析,发现材料为CCTO-MgTiO3/MgTi2O4复相体系。在此基础上,对材料的介电性能、IV非线性特性做了相关测试。复合陶瓷在1100℃下烧结后,其介电常数比纯的CCTO要提高3到4倍。对材料的IV测试发现,复合陶瓷的IV非线性系数可以通过复合体系的线性法则拟合得到,材料的非线性系数约为4.56。     

不同无机铵盐对陶瓷结合剂CBN砂轮造孔的应用研究

分别研究了无机铵盐NH4F、NH4Cl、（NH4）2SO4和NH4HCO3的不同添加量对低温陶瓷结合剂CBN砂轮造孔的影响,采用气孔率、抗折强度以及试样SEM断口形貌对造孔效果进行了评价。结果表明：NH4Cl使砂轮开裂,不能作为低温陶瓷结合剂CBN造孔剂。NH4F造孔效果不明显,不适合造孔。（NH4）2SO4造孔剂的质量分数应控制在5％以内,质量分数达到5％时,砂轮孔隙率为36．14％,抗折强度为29．03MPa,气孔皆为小孔,气孔可调性差。NH。HCO,造孔剂质量分数应控制在15％以内,质量分数为5％时,砂轮孔隙率为34．19％,抗折强度为40．32MPa;质量分数增加到15％时,孔隙率达到42．5％,抗折强度为29．16MPa,且大孔径气孔比例随质量分数的提高而提高,气孔可调性好。