[發明專利]基于高頻脈沖電流燒結制備的多孔鈦鋁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202011243789.5
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112522538B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 陳洪勝;焦志明;段德盛;王文先;劉潤愛;楊濤
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/08;B22F9/04;B22F3/10;B22F3/11;B22F3/24
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 程小娟

本發明提供一種基于高頻脈沖電流燒結制備的多孔鈦鋁合金及其制備方法，屬于多孔鈦鋁合金制備的技術領域，使用碳酸鉀顆粒作為造孔劑制造了Ti?Al合金多孔材料，利用碳酸鉀在水和乙醇中的溶解性的差異，實現了物理成孔的目的。通過高頻脈沖電流燒結，可以以很快的燒結速率制備樣品。樣品的孔徑大小可以通過調節碳酸鉀顆粒的孔徑來調節，而且可以獲得最大的孔隙率。燒結之后對試樣進行熱處理，使未反應的鈦和鋁顆粒可以完全進行擴散反應，得到均勻的Ti?Al合金多孔材料。

技術領域

本發明屬于多孔鈦鋁合金制備的技術領域，具體公開了一種基于高頻脈沖電流燒結制備的多孔鈦鋁合金及其制備方法。

背景技術

Ti-Al基多孔材料的結合鍵大部分為共價鍵，還存在少量金屬鍵，因此具有陶瓷和金屬的共同優點。其密度低、熔點高、強度好，在高溫下有較好的耐腐蝕性和抗氧化性，常用于汽車工業和能源產業。

目前制備Ti-Al多孔材料的方法主要是通過低加熱速率下的固-固擴散反應或高加熱速率下的固-液熱爆反應，這些方法制備的Ti-Al合金多孔材料的成孔率和孔隙的尺寸都十分有限。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于高頻脈沖電流燒結制備的多孔鈦鋁合金及其制備方法，在固相擴散反應和固-液化學反應造孔的基礎上，引入可去除填充顆粒物理占位造孔，利用造孔劑通過高頻脈沖電流燒結制備Ti-Al多孔合金材料，制備效率高，燒結速度快，而且可以通過控制造孔劑粒徑來控制孔徑的尺寸，獲得不同孔隙率的多孔材料。

為實現上述目的，本發明提供一種基于高頻脈沖電流燒結制備多孔鈦鋁合金的方法，包括下述步驟：

S1，制備混合粉末

根據質量比為1:2的比例，稱取325目的鈦粉和300目的鋁粉并進行低速球磨混合，轉速為250r/min；

S2，碳酸鉀表面包覆混合粉末

①碳酸鉀顆粒潤濕：將碳酸鉀粉末倒入容器中，向其中加入乙醇，并攪拌均勻；

②過濾：將碳酸鉀顆粒從乙醇中過濾出來；

③包覆二元混合粉末：快速把過濾后得到的表面潤濕的碳酸鉀顆粒放入Ti-Al混合粉末中，使碳酸鉀顆粒表面包覆一層鈦、鋁顆粒；

④篩分：把得到的混合粉末利用細篩網篩分，除去多余的鈦粉和鋁粉，得到均勻的表面包覆二元混合粉末的碳酸鉀顆粒；

S3，燒結

利用高頻脈沖電流對混合粉末進行燒結，燒結參數為：

真空度10^-2Pa及以下；

升溫曲線，分為快速升溫和慢速升溫兩個階段，初始溫度：0℃，快速升溫的升溫速率為：80℃/min，升溫時間為：10min，慢速升溫的升溫速率為：25℃/min，升溫時間為：4min，最終升溫到900℃并保溫30min；

S4，打磨處理

將高頻脈沖電流燒結得到的圓盤狀試樣用粗糙度為400的碳化硅砂紙進行打磨，將試樣上下表面及圓周側面上粘附的石墨去除干凈，保持試樣表面潔凈，保證表面具有與試樣內部相連接的開放的孔洞；

S5，成孔

①將表面具有良好開放孔結構的試樣放入容器中，向容器中加入清水，保證將試樣完全浸入清水中，直至碳酸鉀在水中溶解；

②從容器中取出試樣，用清水沖洗，烘干，得到具有開放孔洞的鈦鋁多孔合金材料；

S6，熱處理