[發明專利]一種金屬間化合物鈦硅鉬多孔材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710854826.8
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107675021B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 汝金明;王亞;許曉靜;周玉華;王月美
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/08
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

一種金屬間化合物鈦硅鉬多孔材料及其制備方法，屬于多孔金屬材料技術領域。將鈦粉、硅粉和鉬粉按照一定的質量比例混合，進行球磨；然后將造孔劑與球磨后的混合粉末充分混合均勻，壓制成坯體；加熱坯體，使造孔劑分解而去除；最后將坯體放入真空燒結爐中，進行真空燒結，制得金屬間化合物鈦硅鉬多孔材料。該制備方法工藝簡單，成本低廉，用此方法制備的金屬間化合物鈦硅鉬多孔材料具有分級孔構型特征，孔隙率可控，兼具輕質、強度高、熔點高及良好的抗高溫氧化與抗腐蝕性能，可應用于高溫和腐蝕等不利條件下的吸聲、過濾等領域。

技術領域

本發明屬于多孔金屬材料技術領域，特別是涉及一種金屬間化合物鈦硅鉬多孔材料及其制備方法。

背景技術

多孔材料是一類包含大量孔隙的材料，具有輕質、高比表面積、高滲透率及高導熱率等優異特性，微小開孔的毛細結構可以作為流體通道，已經廣泛應用于吸聲、傳熱、過濾和催化等領域。但是，多孔材料的應用極大地受到基體材料的特性與惡劣的工作環境的限制。例如，多孔陶瓷材料脆性較大，加工性能較差；多孔金屬材料的抗氧化和抗腐蝕性能較差；多孔高分子材料的耐高溫性能和耐老化性能較差。金屬間化合物具有優異的抗氧化和抗腐蝕性能，可以在高溫環境下使用，同時還具有較好的耐老化性能和加工性能。

金屬化硅物作為一種典型的金屬間化合物，兼具金屬和陶瓷的雙重特性，具有熔點高、強度高、彈性模量大、導熱性好、抗高溫氧化性好、抗腐蝕性好等優點，在航空航天、汽車三元催化器、醫療、海水淡化、環境保護、冶金及化學工業等高溫、腐蝕性環境中有著良好的應用前景，已經成為科學研究的熱點問題。Ti-Si系硅化物的密度在所有難熔金屬硅化物中非常低，熔點高，抗蠕變性好，被認為是極具潛力的高溫結構材料。Mo-Si系硅化物的高溫抗氧化性能在所有難熔金屬硅化物中非常優異。將兩種金屬硅化物的優勢集于一體，同時Mo 與Ti 的合金化還可以提高材料的強度和室溫塑性，借助材料本身所具有的耐高溫、耐腐蝕、抗氧化等性能，并在材料內部勾勒出具有流體分散和傳輸作用的多孔結構，開發新型多孔Ti-Si-Mo金屬間化合物材料。

多孔金屬間化合物的制備技術可以分為液態金屬發泡法、固態金屬燒結法、沉積法等。粉末冶金技術克服難熔金屬熔鑄過程中的困難，具有工藝成熟、孔徑分布可控性高及開孔率高等優點，特別適用于制備多孔金屬間化合物。經過高能球磨，粉末可以充分細化，在壓制時，粉末之間會殘留一定的間隙，通過選擇適當的壓制壓力，可以產生孔隙孔。通過加入造孔劑，可以獲得尺寸較大的孔。柯肯達爾效應是指兩種擴散速率不同的金屬在擴散過程中會形成缺陷。Ti-Mo置換型擴散偶中存在柯肯達爾效應，鈦粉和鉬粉經過球磨顆粒充分細化，可以利用柯肯達爾效應獲得尺寸較小的孔。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的液態金屬發泡法、固態金屬燒結法、沉積法等多孔金屬間化合物的制備方法無法滿足難熔金屬多孔化合物制備的問題，發明一種金屬間化合物鈦硅鉬多孔材料，同時提供一種集高能球磨-模壓成型-除發泡劑-真空無壓燒結相結合的制備方法。該方法操作簡單，成本低廉，制得的金屬間化合物鈦硅鉬多孔材料具有輕質、強度高、熔點高、抗高溫氧化及抗腐蝕性能良好等特點。

本發明的技術方案之一是：

一種金屬間化合物鈦硅鉬多孔材料，其特征在于：金屬間化合物鈦硅鉬多孔材料中鈦含量為74～80wt.%，硅含量為8wt.%，鉬含量為12～18wt.%。

本發明的技術方案之二是：

一種金屬間化合物鈦硅鉬多孔材料的制備方法，其特征在于，通過如下步驟制備：

（1）高能球磨混粉：將鈦粉、硅粉和鉬粉按照74～80wt.%Ti、8wt.%Si和12～18wt.%Mo的質量比例混合，在行星式球磨機中進行球磨，放入球磨罐，置于球磨機內以一定球磨參數球磨，使得Ti，Si，和Mo三種粉末充分細化，將球磨后所得混合粉末置于真空干燥箱內烘干并過200目篩；

（2）常規模壓成型：將步驟（1）制備的混合粉末與造孔劑對甲苯磺酰肼混合均勻，模壓壓制成坯體；