[發明專利]一種制備泡沫TiAl金屬間化合物的方法

無效

• 申請號: 201010595732.1
• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號: CN102071333A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 江垚;賀躍輝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明公開了一種泡沫TiAl金屬間化合物的制備方法，具體涉及添加復合造孔劑制備泡沫TiAl金屬間化合物材料的方法。泡沫金屬材料制備技術領域。?

背景技術

TiAl金屬間化合物是一種介于陶瓷和金屬材料之間的新型材料，具有優異的材料性能，如低密度，高的彈性模量，高的導熱系數，高的比強度和比剛度，優異的抗高溫氧化性能，良好的抗各種強酸、強堿、鹽霧、氯分子和氯離子腐蝕性能，以及可加工性等，具有非常可觀的應用前景。?

目前，用來制備多孔材料的造孔劑主要有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)和甲基纖維素等，大多局限在中低溫(500℃以下)一步脫除。這種方法主要用來制備多孔陶瓷材料以及一部分多孔金屬，所制備的多孔材料的孔隙度大多在30％～50％范圍內。?

TiAl金屬間化合物多孔材料目前是采用反應合成法制備的。反應合成法是一種以元素粉末為原料，在粉末燒結過程中，利用Al元素偏擴散造成的Kirkendall效應，在材料中產生一定量的Frenkel孔隙，來制備TiAl金屬間化合物多孔材料。由此制備的TiAl金屬間化合物多孔材料的孔隙度為20％～50％，應用于過濾、分離及凈化等領域。?

TiAl金屬間化合物是一種高溫材料，在800℃有良好的耐熱性。但是，反應?合成法制備的TiAl金屬間化合物多孔材料，孔隙度較低，導熱系數較高，使其難以應用于隔熱及隔音等領域。因為隔熱及隔音等領域要求高孔隙度的材料。?

發明內容

本發明旨在提供一種泡沫TiAl金屬間化合物的制備方法，通過設計復合造孔劑系列，包括造孔劑系列的選擇、含量、脫除方式及工藝，最終制備出孔隙度高達80％以上的泡沫TiAl金屬間化合物。?

本發明一種泡沫TiAl金屬間化合物的制備方法，包括下述步驟：?

第一步：取粒度為100～400目的Ti粉、Al粉，按質量百分比為Ti粉∶Al粉＝(40～80)∶(20～60)混合；然后，按Ti?Al粉與造孔劑的混合粉末總體積為100％，添加占混合粉末總體積15％～35％的低溫分解溫度造孔劑；添加占混合粉末總體積10％～40％的中溫分解溫度造孔劑；添加占混合粉末總體積5％～35％的高溫分解溫度造孔劑；球磨混合均勻；得到Ti粉、Al粉與造孔劑的混合物；?

第二步：將第一步所得混合物壓制成型后加熱，控制爐內真空度為1.0×10^-1～1.0×10^-3Pa，按低溫階段、中溫階段、高溫階段分別保溫，依次脫除低溫分解溫度造孔劑、中溫分解溫度造孔劑、高溫分解溫度造孔劑；得到高孔隙率的Ti?Al粉模壓坯；然后，加熱至燒結溫度進行燒結，即得到具有一定強度的孔隙度高達80％以上的泡沫TiAl金屬間化合物材料；燒結過程的加熱制度為：加熱速度10～20℃/min，燒結溫度1200～1400℃，保溫時間120～180min。?

本發明一種泡沫TiAl金屬間化合物的制備方法中，所述低溫分解溫度造孔劑選自碳酸氫銨、碳酸銨中的至少一種；所述中溫分解溫度造孔劑選自尿素、硬脂酸鋅中的至少一種；所述高溫分解溫度造孔劑選自碳酸鈣、碳酸鎂中的至?少一種。?

本發明一種泡沫TiAl金屬間化合物的制備方法中，所述低溫階段加熱制度為：加熱速度5～10℃/min，保溫溫度50～100℃，保溫時間30～120min；所述中溫階段加熱制度為：加熱速度2～10℃/min，保溫溫度150～350℃，保溫時間60～120min；所述高溫階段加熱制度為：加熱速度2～5℃/min，保溫溫度500～1000℃，保溫時間60～120min。?

本發明一種泡沫TiAl金屬間化合物的制備方法中，所述球磨混合的球料比為(2～10)∶1，混料時間4h～12h。?

本發明一種泡沫TiAl金屬間化合物的制備方法中，所述壓制成型采用冷等靜壓、模壓中的一種，壓制壓力為50MPa～400MPa。?

本發明以Ti、Al元素粉末為原料，設計并添加具有不同分解溫度、不同體積分數的復合造孔劑，通過球磨混料的方式混勻，并通過冷壓的方式成形，隨后在真空氣氛下進行階段性脫脂后，最終通過高溫燒結工藝制備出高孔隙度的泡沫TiAl金屬間化合物。添加復合造孔劑的目的主要在于，可以分階段脫除造孔劑，即通過設計脫脂溫度和時間，保證造孔劑逐步完全脫除，這樣可以保證多孔體孔結構的穩定而不塌陷，繼而通過后續的高溫燒結，制備出具有一定強度的孔隙度高達80％以上的泡沫TiAl金屬間化合物材料與現有的反應合成法相比，本方法具有以下優勢：?