[發明專利]一種TiC顆粒增強Ni復合多孔材料及其制備工藝

在審

• 申請號: 202010191847.8
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111270103A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 周洋;張永輝;高文;韓曉楠;劉曉倩;李世波;黃振鶯;李翠偉;于文波;翟洪祥
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C32/00;C22C1/08;B22F1/00;B22F3/22;B22F3/11;B22F3/10
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 楊帥峰

本發明公開了一種TiC顆粒增強Ni復合多孔材料及其制備工藝。該復合多孔材料具有海綿狀開氣孔結構，成分以金屬Ni為主，添加TiC顆粒作為增強相，增強相的質量含量為5％～45％，孔徑大小和孔隙率可控，具有優良的力學性能和較高的使用溫度，可應用于吸能減震、高溫過濾、離心濾油等領域。該復合多孔材料通過以下技術方案實現：把一定比例的Ni粉與TiC粉混合配制成漿料，將有機海綿模板浸入漿料中進行浸漬掛漿，干燥后得到生坯，經氣氛保護燒結即得到TiC顆粒增強Ni復合多孔材料。

技術領域

本發明涉及多孔材料及其制備方法領域，具體涉及一種TiC顆粒增強Ni復合多孔材料及其制備工藝。

背景技術

金屬海綿是一種具有類似海綿結構的多孔金屬材料，基體中分布著大量連通型孔洞，具有很大的比表面積。與致密金屬材料相比，金屬海綿的吸附能力大，透氣性好，密度低，化學活性高，可用于過濾器、催化劑支架、多孔電極、能量吸收器、減震緩沖器、電磁屏蔽或兼容元件、熱交換器等諸多領域。在許多情況下，金屬海綿既具有功能特性又有一定的承載能力，是一種結構-功能一體化的工程材料。

受金屬材料自身強度、硬度、耐磨性、耐溫性能等限制，金屬海綿在耐溫、耐壓、耐沖蝕等方面存在著明顯的不足。從改善金屬本身性能的角度考慮，常用的方法是在金屬基體中添加陶瓷顆粒增強相，制成金屬基復合材料，各種不同成分的陶瓷/金屬復合材料已經有了非常廣泛的應用。發明專利“一種TiC/TiN/B₄C顆粒增強鎳基復合材料及其制備方法”(申請號：CN201910390415.7)公布了一種陶瓷增強鎳基復合材料，通過顆粒增強明顯提高了材料的硬度和耐磨性。但是目前制備的顆粒增強金屬基復合材料都是致密的塊體材料，為提高復合材料的力學性能，在制備過程中總是盡量避免產生孔隙等缺陷。而對于金屬海綿，孔隙則正是材料的結構特征和應用特點，制備致密復合材料的工藝顯然不適用于制備多孔復合材料。

目前制備多孔金屬材料的工藝有：離子沉積法、滲流鑄造法、熔體發泡法、金屬沉積法、纖維燒結法等，但這些方法制備出的多孔材料只含有金屬成分，即所得到的是由純金屬或合金構成的多孔材料。例如專利“金屬多孔體”(申請號：CN201820339945.X)就公布了一種三維連續網絡的多孔金屬制備方法。如何在多孔金屬材料制備工藝的基礎上，開發出工藝簡單、成本低廉、性能優良的顆粒增強金屬基復合多孔材料的制備新工藝，已成為提高多孔金屬性能、擴展其應用領域的必然需求。基于此，本發明公開了一種TiC顆粒增強Ni復合多孔材料及其制備工藝。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種TiC顆粒增強Ni復合多孔材料及其制備工藝，在不改變多孔材料本身結構的情況下，提高多孔材料的力學性能。

本發明采用的技術方案是提供一種TiC顆粒增強Ni復合多孔材料，該復合多孔材料由Ni和TiC構成，為開氣孔結構，孔徑尺寸為30PPI～90PPI，孔隙率為70％～90％，TiC增強相的質量含量為5％～45％；同時提供了該復合多孔材料的制備工藝，包括以下步驟：

1)將一定比例的Ni粉、TiC粉與溶劑及粘結劑混合配制成漿料；

2)將有機海綿模板浸入漿料中浸漬掛漿，干燥后得到復合多孔材料生坯；

3)將生坯放入爐中進行燒結，得到TiC顆粒增強Ni復合多孔材料。

優選地，步驟1)所述Ni粉、TiC粉的粒徑為5μm～200μm，所述溶劑為去離子水或乙醇，所述粘結劑為聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯醇縮丁醛(PVB)，在粘結劑與溶劑所配置的溶液中，粘結劑質量濃度為1％～8％；所述混合方法為球磨或者磁力攪拌，所述漿料的固相含量為40％～60％。