欧美在线观看视频网站,亚洲熟妇色自偷自拍另类,啪啪伊人网,中文字幕第13亚洲另类,中文成人久久久久影院免费观看 ,精品人妻人人做人人爽,亚洲a视频

浸漿燒結(jié)制備多孔金屬的方法

文檔序號:3376805閱讀:527來源:國知局
專利名稱:浸漿燒結(jié)制備多孔金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種消除有機海綿浸漿燒結(jié)制備大尺寸高孔隙率(>90%)多孔金屬工藝過程中所產(chǎn)生變形坍塌的方法,尤其涉及一種浸漿燒結(jié)制備多孔金屬的方法。背景技術(shù)
高孔隙率開孔多孔金屬(孔隙率一般大于90%)具有低密度、大比表面積及孔隙連通等特點,具備優(yōu)良的熱交換(強制對流條件下)、隔熱和流體均布等功能特性,有廣泛的應(yīng)用前景。這類多孔金屬通常以高孔隙率的網(wǎng)狀有機海綿為模板,采用熔模鑄造、電沉積、氣相沉積和浸漿燒結(jié)等方法制備,可獲得與海綿形狀相似的三維結(jié)構(gòu)。熔模鑄造法,通常只適用于低熔點金屬,如鋁、鎂合金。電沉積法,其制備的多孔體材質(zhì)一般為金屬單質(zhì),金屬種類也十分有限,而且電沉積工藝會對環(huán)境產(chǎn)生較大的污染。氣相沉積法,其所需設(shè)備昂貴,達到一定沉積厚度所需時間長,制備效率低,同時制備的金屬種類也受到限制。海綿浸漿燒結(jié)法, 其基本工藝過程是①將海綿浸入金屬粉末與有機粘結(jié)劑組成的漿料中,再將漿料擠出,獲得海綿浸漿多孔體;②低溫加熱,使有機粘接劑和海綿逐步分解、揮發(fā)脫除,得到由金屬粉末構(gòu)成的具有海綿形狀的骨架;③高溫加熱,使金屬粉末骨架致密化,得到多孔金屬。對于海綿浸漿法,其制備過程并不需要特殊的裝置,原料也較為廣泛,只要能夠獲得粉末態(tài)金屬或合金,就能制得相應(yīng)的金屬多孔體,是最具規(guī)模化生產(chǎn)潛力的超高孔隙率多孔金屬的制備方法,尤其適合高熔點材質(zhì)(鐵、鉻、鈮、鎢等及其合金)多孔金屬的制備。海綿浸漿燒結(jié)工藝仍有許多問題需要研究解決①對于有機物(有機海綿、粘結(jié)劑)的脫除過程,為防止有機物劇烈分解、氣化而造成金屬粉末骨架的潰散,一般要求升溫速率不大于l°c /min,因此該過程一般長達十余小時,很大程度上降低了制備效率。②金屬的密度大(尤其是高熔點金屬),制備大尺寸樣品,尤其是大厚度的樣品時,在有機物的脫除過程以及金屬粉末骨架的致密化過程中,浸漿多孔體極易發(fā)生重力坍塌,這在很大程度上制約了所能制備的多孔金屬的尺寸,限制了其應(yīng)用場合。③由于金屬漿料在海綿骨架上附著不可能完全均勻,加之爐體溫場的不均勻性,燒結(jié)時不同部位的金屬粉末骨架會發(fā)生不均勻的致密化收縮,導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)畸變。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種消除有機海綿浸漿燒結(jié)法制備高孔隙率多孔金屬工藝過程中所產(chǎn)生變形坍塌的浸漿燒結(jié)制備多孔金屬的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下 一種浸漿燒結(jié)制備多孔金屬的方法
第一步將微米級金屬粉末、水及有機粘結(jié)劑混合并進行充分攪拌后得到金屬漿料,再通過調(diào)整水及有機粘結(jié)劑的加入量獲得粘度為4 · S^lOPa · s的金屬漿料,所述微米級金屬粉末、水及有機粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(2纊48) 9 1,
第二步將具有孔徑為0. 3mnT5mm的有機通孔海綿浸入上述漿料之中,采用機械擠壓或離心方式,除去多余的漿料,獲得浸漿多孔體,并對浸漿多孔體進行干燥,
第三步在浸漿多孔體的連通孔隙間充入陶瓷顆粒,利用機械振動使顆粒充填緊密,所述陶瓷顆粒與所述微米級金屬粉末的粒度之間的關(guān)系為dl ^ 0. 4D,d2 ( 2. 4D,其中,dl 為陶瓷顆粒的最小粒徑,d2為陶瓷顆粒的最大粒徑,D為微米級金屬粉末的最大粒徑,
第四步在氣氛保護爐或真空爐中加熱使有機粘結(jié)劑脫除,之后于氣氛爐或真空爐中進行第一次燒結(jié),
第五步除去浸漿多孔體的孔隙間的陶瓷顆粒,并進行干燥, 第六步在氣氛爐或真空爐中對浸漿多孔體進行第二次燒結(jié),
所述第一次燒結(jié)的燒結(jié)溫度為0.80 Tffl 0.85Tm(Tm為金屬熔點),時間為60mirT90min; 第二次燒結(jié)溫度為0. 90 O. 93Tm,燒結(jié)時間為60mirTl20min。本發(fā)明的特點及有益效果
本發(fā)明基于以下思路制備多孔金屬將耐高溫陶瓷顆粒(與金屬基體不發(fā)生反應(yīng)及擴散)填充進入海綿浸漿多孔體的宏觀連通孔隙之間。低溫加熱,使有機物熱脫除。之后將充填陶瓷顆粒的浸漿多孔體在較低溫度下進行第一次燒結(jié)(使浸漿多孔體具有基本的強度, 但未發(fā)生明顯的致密化收縮,便于除去陶瓷顆粒而不坍塌),冷卻后除去陶瓷顆粒;然后在較高溫度下進行第二次燒結(jié),使浸漿多孔體進一步致密化,得到孔結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能良好的大尺寸高孔隙率多孔金屬。在進行加熱步驟之前,對海綿浸漿多孔體進行充填處理,可以防止①有機物熱分解過程中,由于升溫過速而引起的浸漿多孔體潰散;②浸漿多孔體重力方向的尺寸過大時, 在加熱和燒結(jié)過程中由重力作用而產(chǎn)生的坍塌變形;③浸漿多孔體燒結(jié)過程中產(chǎn)生的非均勻形變。1)在浸漿多孔體連通孔隙間填入陶瓷顆粒,解決了大尺寸樣品在加熱過程中由于重力影響而發(fā)生的變形坍塌問題(見圖1和圖2)。2)在浸漿多孔體連通孔隙間填入陶瓷顆粒,解決了在較大升溫速率下由于有機物熱分解過速而引起的浸漿多孔體潰散問題。3)在浸漿多孔體連通孔隙間填入耐高溫顆粒,解決了浸漿多孔體燒結(jié)過程中產(chǎn)生的局部非均勻形變問題。4)如果陶瓷顆粒過小,會嵌于金屬顆粒之間,影響燒結(jié)致密化過程,且難以去除 (見圖4);陶瓷顆粒過大,堆積間隙過大,則難以起到支承的作用。因此陶瓷顆粒的粒度要求為dl 4D,d2 ( 2. 4D,使其既能夠?qū){多孔體骨架進行有效支撐,同時又不至嵌于金屬顆粒間而影響浸漿多孔體燒結(jié)后的性能(見圖3)。5)制定了兩種溫度下的燒結(jié)工藝。首先在較低溫度下(0. 8(T0. 85)Tm進行第一次燒結(jié),使浸漿多孔體具有基本強度,但未發(fā)生明顯收縮,便于去除陶瓷顆粒(見圖5)。除去陶瓷顆粒后,在較高溫度下(0. 90 CO. 93Tm)進行第二次燒結(jié),使多孔骨架致密化,具有更好的力學(xué)性能(見圖6)。四

圖1為經(jīng)過填充陶瓷顆粒處理后的!^eCrNi合金多孔燒結(jié)樣,可以看到試樣的孔結(jié)構(gòu)未發(fā)生變形。圖2為未經(jīng)填充陶瓷顆粒處理的!^eCrNi合金多孔燒結(jié)樣,可以看到試樣發(fā)生了明顯的重力坍塌。圖3為填充耐火氧化鋁顆粒(粒徑介于50 μ m與89 μ m之間)后的燒結(jié)樣微觀形貌,可以看到氧化鋁顆粒完全脫除干凈。圖4為填充耐火氧化鋁顆粒(粒徑小于50 μ m)后的燒結(jié)樣微觀形貌,可以看到粒徑小于IOum的氧化鋁顆粒嵌于金屬骨架中,無法去除。圖5為進行第一次燒結(jié)后的!^eCrNi合金多孔體骨架表面微觀形貌,燒結(jié)溫度為 1240°C,保溫時間為90min??梢钥吹蕉嗫坠羌苤旅芑潭炔蛔?,具有較多的微孔。圖6為圖5試樣進行第二次燒結(jié)后的多孔體骨架表面微觀形貌,燒結(jié)溫度為 1280°C,保溫時間為90min??梢钥吹浇?jīng)過第二次燒結(jié)后,多孔骨架發(fā)生了明顯的致密化,使力學(xué)性能得到改善。圖7為經(jīng)過填充陶瓷顆粒處理后的!^eCrAl合金多孔燒結(jié)樣,可以看到試樣的孔結(jié)構(gòu)未發(fā)生變形。圖8為未經(jīng)填充陶瓷顆粒處理的!^eCrAl合金多孔燒結(jié)樣,可以看到試樣發(fā)生了明顯的重力坍塌。五、具體實施方案實施例1
將成分為71%Fel9%CrlO%Ni的合金粉末(粒徑小于38 μ m)、水及有機粘結(jié)劑按照質(zhì)量比32 9 1混合并進行充分攪拌,獲得粘度為6Pa · s的金屬漿料。將孔徑為3 4mm、孔隙率為98%、厚度為30mm的有機通孔海綿浸入上述漿料之中,采用雙輥擠壓的方式除去多余的漿料,獲得海綿浸漿多孔體,并進行自然干燥及烘箱干燥。選用粒徑介于50 μ m與89 μ m 之間的氧化鋁陶瓷顆粒,借助機械振動使其以自由堆積的方式填滿浸漿多孔體的連通孔隙中。將浸漿多孔體放入氣氛爐中,以升溫速率5°C /min升至600°C,保溫lh,使有機粘結(jié)劑熱分解。將浸漿多孔體移至真空燒結(jié)爐中,以6°C /min的升溫速率升至1240°C,保溫?zé)Y(jié) 90min。爐冷至室溫后,對浸漿多孔體進行超聲清洗,除去孔隙間的氧化鋁顆粒。之后在真空燒結(jié)爐中對浸漿多孔體進行第二次燒結(jié),以6°C /min的升溫速率升至1280°C,保溫90min。 爐冷至室溫后,得到形態(tài)完整無坍塌的孔隙率約為95%的!^eCrNi多孔金屬(見圖1)。為了證明本發(fā)明消除工藝缺陷的有效性,進行了對比試驗,與上述實例區(qū)別在于 加熱前多孔體連通孔隙間未填入氧化鋁顆粒,同時有機物熱分解過程以l°c /min的升溫速率進行,其他條件與上述實例完全相同,最后得到的多孔樣品發(fā)生了明顯的重力坍陷(見圖 2)。實施例2
將成分為71%Fel9%CrlO%Ni的合金粉末(粒徑小于38 μ m)、水及有機粘結(jié)劑按照質(zhì)量比46 9 1混合并進行充分攪拌,獲得粘度為9Pa · s的金屬漿料。將孔徑為廣2mm、孔隙率為98%、厚度為30mm的有機通孔海綿浸入上述漿料之中,采用雙輥擠壓的方式除去多余的漿料,獲得海綿浸漿多孔體,并進行自然干燥及烘箱干燥。選用粒度介于50 μ m與89 μ m 之間的氧化鋁陶瓷顆粒,借助機械振動使其以自由堆積的方式填滿浸漿多孔體的連通孔隙中。將浸漿多孔體放入氣氛爐中,以升溫速率3°C /min升至600°C,保溫lh,使有機物熱分解。將浸漿多孔體移至真空燒結(jié)爐中,以8°C/min的升溫速率升至1230°C,保溫?zé)Y(jié)60min。 爐冷至室溫后,對浸漿多孔體進行超聲清洗,除去孔隙間的氧化鋁顆粒。之后在真空燒結(jié)爐中對浸漿多孔體進行二次燒結(jié),以8°C /min的升溫速率升至1280°C,保溫90min。爐冷至室溫后,得到形態(tài)完整無坍塌的孔隙率約為92%的!^eCrNi多孔金屬,金屬骨架上無氧化鋁顆粒嵌入(見圖3)。為了證明本發(fā)明消除工藝缺陷的有效性,進行了對比試驗,與上述實例區(qū)別在于 加熱前浸漿多孔體連通孔隙間填入的氧化鋁顆粒粒徑小于50 μ m,其他條件與上述實例完全相同,最后得到的多孔樣品骨架中嵌入了粒徑小于IOum的氧化鋁顆粒(見圖4),這是因為金屬粉末的最大粒徑D為38μπι,氧化鋁顆粒中粒徑小于0.4D (15.2 μ m)的小顆粒會嵌入金屬骨架中。實施例3
將成分為70%Fe25%Cr5%Al的合金粉末(粒徑小于38 μ m)、水及有機粘結(jié)劑按照質(zhì)量比 30 9 1混合并進行充分攪拌,獲得粘度為5Pa · s的金屬漿料。將孔徑為4 5mm、孔隙率為 98%、厚度為18mm的有機通孔海綿浸入上述漿料之中,采用雙輥擠壓的方式除去多余的漿料,獲得海綿浸漿多孔體,并進行自然干燥及烘箱干燥。選用粒度介于50 μ m與89 μ m之間的氧化鋁陶瓷顆粒,借助機械振動使其以自由堆積的方式填滿浸漿多孔體的連通孔隙中。 將浸漿多孔體放入氣氛爐中,以升溫速率4°C /min升至600°C,保溫lh,使有機物熱分解。 將浸漿多孔體移至真空燒結(jié)爐中,以7V /min的升溫速率升至1280°C,保溫?zé)Y(jié)90min。爐冷至室溫后,對浸漿多孔體進行超聲清洗,除去孔隙間的氧化鋁顆粒。之后在真空燒結(jié)爐中對浸漿多孔體進行第二次燒結(jié),以7。C /min的升溫速率升至1350°C,保溫70min。爐冷至室溫后,得到形態(tài)完整無坍塌的孔隙率約為93%的!^eCrAl多孔金屬(見圖7)。為了證明本發(fā)明消除工藝缺陷的有效性,進行了對比試驗,與上述實例區(qū)別在于 加熱前多孔體連通孔隙間未填入氧化鋁顆粒,同時有機物熱分解過程以1°C /min的升溫速率進行,其他條件與上述實例完全相同,最后得到的多孔樣品發(fā)生了明顯的重力坍陷(見圖 8)。實施例4
一種浸漿燒結(jié)制備多孔金屬的方法
第一步將微米級金屬粉末、水及有機粘結(jié)劑混合并進行充分攪拌后得到金屬漿料,再通過調(diào)整水及有機粘結(jié)劑的加入量獲得粘度為4 · S^lOPa · s的金屬漿料,所述微米級金屬粉末、水及有機粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(觀、8):9 :1,本實施例第一步得到的金屬漿料的粘度為4 · s、7 1 · s或10 · s,微米級金屬粉末、水及有機粘結(jié)劑的質(zhì)量比可以選擇為觀 9 1,34 9 :1、或 48 9 :1,
第二步將具有孔徑為0. 3mnT5mm的有機通孔海綿浸入上述漿料之中,采用機械擠壓或離心方式,除去多余的漿料,獲得浸漿多孔體,并對浸漿多孔體進行干燥,在本實施例中, 有機通孔海綿的孔徑為0. 3mm、2 mm或5mm,
第三步在浸漿多孔體的連通孔隙間充入陶瓷顆粒,利用機械振動使顆粒充填緊密,所述陶瓷顆粒與所述微米級金屬粉末的粒度之間的關(guān)系為dl ^ 0. 4D,d2 ^ 2. 4D,其中,dl 為陶瓷顆粒的最小粒徑,d2為陶瓷顆粒的最大粒徑,D為微米級金屬粉末的最大粒徑,
第四步在氣氛保護爐或真空爐中加熱使有機粘結(jié)劑脫除,之后于氣氛爐或真空爐中進行第一次燒結(jié),
第五步除去浸漿多孔體的孔隙間的陶瓷顆粒,并進行干燥, 第六步在氣氛爐或真空爐中對浸漿多孔體進行第二次燒結(jié),
所述第一次燒結(jié)的燒結(jié)溫度為0.80 Tffl 0.85Tm(Tm為金屬熔點),時間為60mirT90min;第二次燒結(jié)溫度為0. 90C0. 93Tm,燒結(jié)時間為60mirTl20min,在本實施例中,第一次燒結(jié)的燒結(jié)溫度選擇為0. 80 Tm、0. 83Tm或0. 85T,時間為60mirT90min ;第二次燒結(jié)溫度選擇為 0. 90Tm、0. 9ITm 或 0. 93Tm,燒結(jié)時間為 60mirTl20min, 在本實施例中,
除去浸漿多孔體孔隙間的陶瓷顆粒的方法為超聲清洗或高速氣流沖刷方法;有機粘結(jié)劑為聚乙烯醇;所述金屬粉末成分為71%Fel9%CrlO%Ni或70%Fe25%Cr5%Al。
權(quán)利要求
1.一種浸漿燒結(jié)制備多孔金屬的方法,其特征在于第一步將微米級金屬粉末、水及有機粘結(jié)劑混合并進行充分攪拌后得到金屬漿料,再通過調(diào)整水及有機粘結(jié)劑的加入量獲得粘度為4 · S^lOPa · s的金屬漿料,所述微米級金屬粉末、水及有機粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(2纊48) 9 1,第二步將具有孔徑為0. 3mnT5mm的有機通孔海綿浸入上述漿料之中,采用機械擠壓或離心方式,除去多余的漿料,獲得浸漿多孔體,并對浸漿多孔體進行干燥,第三步在浸漿多孔體的連通孔隙間充入陶瓷顆粒,利用機械振動使顆粒充填緊密,所述陶瓷顆粒與所述微米級金屬粉末的粒度之間的關(guān)系為dl ^ 0. 4D,d2 ^ 2. 4D,其中,dl 為陶瓷顆粒的最小粒徑,d2為陶瓷顆粒的最大粒徑,D為微米級金屬粉末的最大粒徑,第四步在氣氛保護爐或真空爐中加熱使有機粘結(jié)劑脫除,之后于氣氛爐或真空爐中進行第一次燒結(jié),第五步除去浸漿多孔體的孔隙間的陶瓷顆粒,并進行干燥, 第六步在氣氛爐或真空爐中對浸漿多孔體進行第二次燒結(jié),所述第一次燒結(jié)的燒結(jié)溫度為0.80 Tffl 0.85Tm(Tm為金屬熔點),時間為60mirT90min; 第二次燒結(jié)溫度為0. 90 O. 93Tm,燒結(jié)時間為60mirTl20min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸漿燒結(jié)制備多孔金屬的方法,其特征在于,除去浸漿多孔體孔隙間的陶瓷顆粒的方法為超聲清洗或高速氣流沖刷方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸漿燒結(jié)制備多孔金屬的方法,其特征在于,所述有機粘結(jié)劑為聚乙烯醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸漿燒結(jié)制備多孔金屬的方法,其特征在于,所述金屬粉末成分為 71%Fel9%CrlO%Ni 或 70%Fe25%Cr5%Al。
全文摘要
一種浸漿燒結(jié)制備多孔金屬的方法,將微米級金屬粉末、水及有機粘結(jié)劑混合并進行充分攪拌后得到金屬漿料,再通過調(diào)整水及有機粘結(jié)劑的加入量獲得粘度為4Pa·s~10Pa·s的金屬漿料。將具有孔徑為0.3mm~5mm的有機通孔海綿浸入上述漿料之中,采用機械擠壓或離心方式,除去多余的漿料,獲得浸漿多孔體,并對浸漿多孔體進行干燥。在浸漿多孔體的連通孔隙間充入陶瓷顆粒,利用機械振動使顆粒充填緊密,在氣氛保護爐或真空爐中加熱使有機物脫除,之后于氣氛爐或真空爐中進行第一次燒結(jié)。除去浸漿多孔體的孔隙間的陶瓷顆粒,并進行干燥,在氣氛爐或真空爐中對浸漿多孔體進行第二次燒結(jié)。
文檔編號C22C1/08GK102560176SQ20111045162
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者余新泉, 張友法, 賈新超, 陳鋒 申請人:東南大學(xué)
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1
兰州市| 长泰县| 增城市| 长海县| 泗洪县| 东丰县| 滨海县| 赫章县| 宁城县| 临沂市| 资兴市| 基隆市| 孟津县| 淮北市| 平邑县| 长岭县| 台南市| 屏山县| 双桥区| 赣州市| 酉阳| 名山县| 调兵山市| 栾城县| 邵东县| 皋兰县| 盐池县| 嘉兴市| 剑阁县| 山阴县| 武夷山市| 西吉县| 紫金县| 益阳市| 龙口市| 昆山市| 通江县| 陕西省| 廊坊市| 四平市| 沿河|