[發明專利]一種鈦鋁三維通孔結構材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910957920.5
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110777275A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 張樹志;馮弘;侯趙平;張長江;韓富銀
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;B22F3/11
• 代理公司: 14110 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 翟沖燕

一種制備鈦鋁三維通孔金屬間化合物的方法，屬于金屬間化合物技術領域，涉及到金屬間化合物多孔材料的制備方法。包括：（1）將鈦粉與鋁粉按比例混合均勻得到混合金屬粉；（2）將莰烯晶體水浴熔化，并添加1 wt.%聚苯乙烯；（3）將混合金屬粉末加入崁烯中，并不斷攪拌混合防止鈦顆粒沉降；（4）攪拌充分后用保鮮膜封口取出，旋轉冷卻至室溫，得到坯體材料；（5）將坯體放置在通風處，直至崁烯揮發完全，然后經1300℃真空燒結制得三維通孔材料。優點在于，利用崁烯的低熔點（51℃）和揮發性，制得三維通孔結構的鈦鋁合金，其孔隙率較高，比表面積較大，工藝簡單，節能環保，為化工行業的進一步應用提供了良好的基礎。

技術領域

本發明屬于金屬間化合物技術領域，涉及一種鈦鋁三維通孔結構材料及其制備方法，具體是鈦粉和鋁粉經崁烯固定后燒結得到的鈦鋁三維通孔材料及其制備方法。

背景技術

金屬間化合物多孔材料是目前正在發展的一種新型高溫合金，兼具陶瓷和金屬的優點，由于金屬間化合物同時具有金屬鍵和共價鍵，因此具有優異的性能，如低密度、高導熱系數、高比強度和比剛度、高溫抗氧化、抗酸/堿腐蝕性（熱別是600℃以上）等，已經引起了越來越多的關注，是一種具有很大發展潛力的新型多孔材料。目前，對于多孔金屬間化合物的研究主要集中在含Al的金屬間化合物，主要包括Ti-Al、Fe-Al系和Ni-Al系三類。制備多孔材料的重點和難點就是形成均勻的多孔結構，此外，根據不同的性能要求，如何提高孔隙率，控制孔徑形狀及分布，是需要利用不同的制備工藝，控制不同的參數來實現，同時也要了解孔隙的形成及演化機制。鈦鋁基金屬間化合物是目前研究較多的一類新型高溫結構材料，與鈦基合金相比有優異的高溫性能，與鎳基合金相比密度較低，僅為前者的50%，具有廣泛的應用前景。鈦鋁多孔材料有效的解決了高溫抗氧化及耐腐蝕性差以及陶瓷多孔材料難以焊接組件化和強度低等技術難題。與其它多孔材料相比，鈦鋁多孔材料制備工藝簡單，成本低，節能環保，在化工行業的進一步應用具有重要的理論意義。

根據查新的結果，制備鈦鋁三維通孔材料的方法，以及利用崁烯漿料固定鈦鋁胚體的方法，國內外尚無其它任何相關報道。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種鈦鋁三維通孔結構材料及其制備方法，采用該方法可以更加方便快捷的制備鈦鋁三維通孔材料。

本發明的技術方案是：一種鈦鋁三維通孔結構材料的制備方法，其特征在于：步驟如下：

（1）將鈦粉與鋁粉按質量比Ti：Al=1：1混合均勻得到混合金屬粉末；

（2）稱取莰烯晶體放置在容器中，并將容器置于60℃水浴保溫使崁烯晶體熔化，往熔融崁烯中添加粘結劑聚苯乙烯制得崁烯漿液；然后按崁烯漿液：混合金屬粉末=4：1的體積比，將所述混合金屬粉末倒入含有崁烯漿料的容器中，并不斷攪拌，防止Ti顆粒發生沉降；

（3）待上述漿液與混合金屬粉末攪拌均勻后，迅速取出容器，用保鮮膜封口（由于莰烯結晶時體積收縮，因此配置的漿料應裝滿容器），將容器固定在自制旋轉輔助工具上，旋轉冷卻。待崁烯凝固后將坯體脫模取出，放置在通風處，定期稱重，直到重量不再減少即莰烯全部揮發為止，得到多孔胚體；

（4）將所述多孔胚體在管式真空爐中進行真空燒結，真空度為6.0×10^-3 Pa~1.6×10^-2Pa，加熱速率為4℃/min，燒結溫度為1300℃，燒結時間為310min，冷卻速率為10℃/min，制得鈦鋁三維通孔結構金屬間化合物。

根據權利要求1所述的一種鈦鋁三維通孔結構材料的制備方法，其特征在于：所述初始材料鈦粉與鋁粉為500目純度99.5%鈦，純度99.85%鋁粉。

根據權利要求1所述的一種鈦鋁三維通孔結構材料的制備方法，其特征在于：攪拌混合物含有80 vol%崁烯漿液，20 vol%混合金屬粉末。