[發(fā)明專利]粉末燒結(jié)合成吸能材料多孔鈦的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410336837.3
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN104073670A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁宏升;陳秉澤;王永喆
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C14/00
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 張金珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種吸能材料多孔鈦合成的方法。

背景技術(shù)

泡沫金屬是一種以金屬或金屬合金為基體,包含大量胞孔的輕質(zhì)多孔材料。泡沫金屬以其獨特的結(jié)構(gòu)而具有許多優(yōu)異的性能,它兼有結(jié)構(gòu)材料和功能材料的特性:作為結(jié)構(gòu)材料,它具有輕質(zhì)和高比強度的特點；作為功能材料,它同時具備吸聲,隔音,隔熱(閉孔),散熱(開孔),阻燃,減振,阻尼,抗沖擊,電磁波屏蔽等多種物理性能。基于其優(yōu)良性能,目前在汽車工業(yè)、航天航空、建筑工業(yè)和鐵路運輸?shù)阮I(lǐng)域都已獲得了廣泛的應(yīng)用,而且金屬泡沫材料的應(yīng)用范圍正隨著制造工藝的逐漸成熟和人們對其性能研究的日益深入而迅速擴大。

多孔鈦具有密度低，比強度大，比彈性模量大，常溫抗腐蝕性強等性能。現(xiàn)在主要制備方法有纖維燒結(jié)法，自蔓延合成法等，與現(xiàn)有方法相比，本方法是一種簡易的制備方法，其制作成本低廉，且孔隙率在較大范圍內(nèi)可控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了粉末燒結(jié)合成吸能材料的方法，以鎂粉為造孔劑，制備出孔形狀規(guī)則且分布均勻、大面積孔出現(xiàn)頻率低的多孔鈦。

本發(fā)明粉末燒結(jié)法合成吸能材料的方法是按下述步驟及進行的：

步驟一、將顆粒度為400目的鈦粉和顆粒度為200目的鎂粉混合，加入無水乙醇，充分?jǐn)嚢瑁o置干燥至呈分散狀且不粘結(jié)成塊，得到混粉；

步驟二、將混粉置于模具中壓制成型，得到胚體；

步驟三、胚體在真空條件下燒結(jié)，制得吸能材料。

步驟一所述鎂粉占鈦粉和鎂粉總重量0％～30％。

步驟二所述壓制過程如下：以5～15mm/min的壓制速率緩慢加壓至260MPa，之后保壓1min。

步驟三燒結(jié)步驟是以10～15℃/min的速率升溫至950℃，保溫30min，再以10～15℃/min的速率升溫至1150～1350℃，保溫2小時，隨爐冷卻。

本發(fā)明的方法獲得的多孔鈦孔形狀規(guī)則且分布均勻，無大面積孔出現(xiàn)。本發(fā)明方法制備吸能材料多孔鈦的相組成為單相α相，其密度在2.5-4.2g/cm³之間，孔隙率在5％-35％之間，屈服應(yīng)力為20.81～645.03Mpa，壓縮強度為21.60～645.03Mpa，彈性模量為2.53～14.98GPa。造孔劑含量為10％，燒結(jié)溫度為1250℃下制得的吸能材料，密度為3.58g/cm³，孔隙率為20.7％，抗壓強度為483MPa，彈性模量為14.98GPa，綜合性能較好。

附圖說明

圖1是壓制過程示意圖；圖2是壓制曲線圖；圖3是具體實施方式十的50倍下金相圖；圖4是具體實施方式七獲得的多孔鈦50倍下金相圖；圖5是具體實施方式八獲得的多孔鈦50倍下金相圖；圖6是具體實施方式九獲得的多孔鈦50倍下金相圖；圖7是具體實施方式一獲得的多孔鈦50倍下金相圖；圖8是具體實施方式四獲得的多孔鈦50倍下金相圖；圖9是具體實施方式四的吸能材料200倍下掃描圖；圖10是具體實施方式四的吸能材料1000倍下掃描圖；圖11是具體實施方式四的吸能材料能譜分析圖；圖12是具體實施方式十的壓縮測試應(yīng)力應(yīng)變曲線圖；圖13是具體實施方式二的多孔鈦壓縮測試應(yīng)力應(yīng)變曲線圖；圖14是吸能材料孔隙率與吸能效率關(guān)系圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式中粉末燒結(jié)法合成吸能材料的方法是按下述步驟及進行的：

步驟一、按鎂粉占鈦粉和鎂粉總重量10％將顆粒度為400目的鈦粉和顆粒度為200目的鎂粉混合，加入無水乙醇，充分?jǐn)嚢瑁o置干燥至呈分散狀且不粘結(jié)成塊，得到混粉。

步驟二、將混粉置于模具中壓制成型(參見圖1)，壓制過程如下：以5-15mm/min的壓制速率緩慢加壓至260Mpa(壓縮過程參見圖2)，之后保壓1min，得到胚體；

步驟三、胚體置于真空燒結(jié)爐內(nèi)在真空條件下燒結(jié)，以10-15℃/min的速率升溫至950℃，保溫30min，再以10-15℃/min的速率升溫至1150℃，保溫2小時，隨爐冷卻，制得吸能材料。

真空燒結(jié)爐可以達到的最小真空度為50Pa左右，燒結(jié)過程中一直進行抽真空。在燒結(jié)初期，爐內(nèi)氣壓基本保持不變，說明沒有氣體逸出，當(dāng)溫度增加到650℃左右，爐內(nèi)氣壓快速增加，很快超過一個大氣壓，說明造孔劑開始揮發(fā)，產(chǎn)生大量氣體。當(dāng)溫度在第二次燒結(jié)溫度處保溫一段時間后，爐壓開始慢慢下降，最后回到100pa左右，可以初步認為，造孔劑在燒結(jié)過程中基本上揮發(fā)完全。