[發明專利]一種全連通高孔隙率鎳基合金材料的制備方法

在審

• 申請號: 201910814672.9
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110434341A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 王建忠;敖慶波;湯慧萍;馬軍;李廣忠
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F1/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發明提供了一種全連通高孔隙率鎳基合金材料的制備方法，包括以下步驟：一、采用3D打印制備全連通的多孔樹脂前驅體；二、將鎳基合金粉末與叔丁醇配制成漿料；三、將漿料澆注到全連通的多孔樹脂前驅體內，得到胚體；四、將坯體進行冷凍干燥；五、將冷凍干燥后的坯體進行高溫燒結，得到全連通高孔隙率鎳基合金材料。本發明通過3D打印精確控制全連通的多孔樹脂前驅體的孔結構及孔徑分布，進而實現了對鎳基合金材料孔隙率、孔結構和孔徑分布的控制，制備的鎳基合金材料具有全連通結構，孔隙率可達65％～80％，比表面積高、通風阻力小、力學性能好，滿足了各領域對多孔鎳基合金材料的應用需求。

技術領域

本發明屬于金屬多孔材料及鎳基合金材料制備技術領域，具體涉及一種全連通高孔隙率鎳基合金材料的制備方法。

背景技術

多孔鎳基合金材料具有低密度、高比強度、良好的高溫持久強度、優異的抗高溫氧化性能和抗腐蝕性能等特點，是一類重要的結構功能一體化材料，可廣泛應用于航空航天、節能環保和石油化工等領域。目前多孔鎳基合金材料的制備方法主要是由美國、英國、俄羅斯、荷蘭和日本等國家開發的固體粉末包埋滲法、電沉積法、浸漬法和氣相合金化法等，然而上述工藝均存在一定的劣勢：固體粉末包埋滲法的制備過程中，粉末易燒結在多孔鎳基合金的骨架表面，降低了材料的過濾性能，同時滲層不均勻，使得合金的力學性能較低；電沉積法制備的多孔鎳基合金材料的厚度多為1mm～5mm，難以制備結構均勻、厚度超過20mm的合金材料，且鍍液中的鉻帶來較大的工業污染；浸漬法制備的多孔鎳基合金材料的骨架不均勻，且局部區域出現盲孔；氣相合金化法也難以制備骨架均勻的多孔鎳基合金材料。

3D打印是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的方法，目前已經應用在社會的方方面面，但是3D打印直接制備金屬材料受到目前技術的限制，很多系列的金屬粉末不能進行3D打印，只能在目前已有的金屬體系中選擇，且采用3D打印直接制備金屬材料尚處于開發階段，工藝不穩定，成本高，且產量低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種全連通高孔隙率鎳基合金材料的制備方法，本發明通過3D打印精確控制全連通的多孔樹脂前驅體的孔結構及孔徑分布，進而實現了對鎳基合金材料孔隙率、孔結構和孔徑分布的控制，得到的鎳基合金材料具有全連通結構，孔隙率可達65％～80％，比表面積高、通風阻力小、力學性能好，避免了現有多孔鎳基合金材料存在的孔結構不均勻、盲孔、力學性能較差等現象。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種全連通高孔隙率鎳基合金材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、根據目標產品鎳基合金材料，以樹脂作為原料，采用3D打印制備得到全連通的多孔樹脂前驅體；

步驟二、將鎳基合金粉末與叔丁醇進行混合處理，得到漿料；

步驟三、將步驟二中得到的漿料澆注到步驟一中得到的全連通的多孔樹脂前驅體內，使漿料完全填充樹脂前驅體內的孔隙，得到坯體；

步驟四、將步驟三中得到的坯體進行冷凍干燥處理；

步驟五、將步驟四中經冷凍干燥處理后的坯體進行高溫燒結處理，得到全連通高孔隙率鎳基合金材料；所述鎳基合金材料的孔隙率為65％～80％。