[发明专利]一种金属间化合物钛硅钼多孔材料及其制备方法

说明书

一种金属间化合物钛硅钼多孔材料及其制备方法，属于多孔金属材料技术领域。将钛粉、硅粉和钼粉按照一定的质量比例混合，进行球磨；然后将造孔剂与球磨后的混合粉末充分混合均匀，压制成坯体；加热坯体，使造孔剂分解而去除；最后将坯体放入真空烧结炉中，进行真空烧结，制得金属间化合物钛硅钼多孔材料。该制备方法工艺简单，成本低廉，用此方法制备的金属间化合物钛硅钼多孔材料具有分级孔构型特征，孔隙率可控，兼具轻质、强度高、熔点高及良好的抗高温氧化与抗腐蚀性能，可应用于高温和腐蚀等不利条件下的吸声、过滤等领域。

技术领域

本发明属于多孔金属材料技术领域，特别是涉及一种金属间化合物钛硅钼多孔材料及其制备方法。

背景技术

多孔材料是一类包含大量孔隙的材料，具有轻质、高比表面积、高渗透率及高导热率等优异特性，微小开孔的毛细结构可以作为流体通道，已经广泛应用于吸声、传热、过滤和催化等领域。但是，多孔材料的应用极大地受到基体材料的特性与恶劣的工作环境的限制。例如，多孔陶瓷材料脆性较大，加工性能较差；多孔金属材料的抗氧化和抗腐蚀性能较差；多孔高分子材料的耐高温性能和耐老化性能较差。金属间化合物具有优异的抗氧化和抗腐蚀性能，可以在高温环境下使用，同时还具有较好的耐老化性能和加工性能。

金属化硅物作为一种典型的金属间化合物，兼具金属和陶瓷的双重特性，具有熔点高、强度高、弹性模量大、导热性好、抗高温氧化性好、抗腐蚀性好等优点，在航空航天、汽车三元催化器、医疗、海水淡化、环境保护、冶金及化学工业等高温、腐蚀性环境中有着良好的应用前景，已经成为科学研究的热点问题。Ti-Si系硅化物的密度在所有难熔金属硅化物中非常低，熔点高，抗蠕变性好，被认为是极具潜力的高温结构材料。Mo-Si系硅化物的高温抗氧化性能在所有难熔金属硅化物中非常优异。将两种金属硅化物的优势集于一体，同时Mo 与Ti 的合金化还可以提高材料的强度和室温塑性，借助材料本身所具有的耐高温、耐腐蚀、抗氧化等性能，并在材料内部勾勒出具有流体分散和传输作用的多孔结构，开发新型多孔Ti-Si-Mo金属间化合物材料。

多孔金属间化合物的制备技术可以分为液态金属发泡法、固态金属烧结法、沉积法等。粉末冶金技术克服难熔金属熔铸过程中的困难，具有工艺成熟、孔径分布可控性高及开孔率高等优点，特别适用于制备多孔金属间化合物。经过高能球磨，粉末可以充分细化，在压制时，粉末之间会残留一定的间隙，通过选择适当的压制压力，可以产生孔隙孔。通过加入造孔剂，可以获得尺寸较大的孔。柯肯达尔效应是指两种扩散速率不同的金属在扩散过程中会形成缺陷。Ti-Mo置换型扩散偶中存在柯肯达尔效应，钛粉和钼粉经过球磨颗粒充分细化，可以利用柯肯达尔效应获得尺寸较小的孔。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的液态金属发泡法、固态金属烧结法、沉积法等多孔金属间化合物的制备方法无法满足难熔金属多孔化合物制备的问题，发明一种金属间化合物钛硅钼多孔材料，同时提供一种集高能球磨-模压成型-除发泡剂-真空无压烧结相结合的制备方法。该方法操作简单，成本低廉，制得的金属间化合物钛硅钼多孔材料具有轻质、强度高、熔点高、抗高温氧化及抗腐蚀性能良好等特点。

本发明的技术方案之一是：

一种金属间化合物钛硅钼多孔材料，其特征在于：金属间化合物钛硅钼多孔材料中钛含量为74～80wt.%，硅含量为8wt.%，钼含量为12～18wt.%。

本发明的技术方案之二是：

一种金属间化合物钛硅钼多孔材料的制备方法，其特征在于，通过如下步骤制备：

（1）高能球磨混粉：将钛粉、硅粉和钼粉按照74～80wt.%Ti、8wt.%Si和12～18wt.%Mo的质量比例混合，在行星式球磨机中进行球磨，放入球磨罐，置于球磨机内以一定球磨参数球磨，使得Ti，Si，和Mo三种粉末充分细化，将球磨后所得混合粉末置于真空干燥箱内烘干并过200目筛；

（2）常规模压成型：将步骤（1）制备的混合粉末与造孔剂对甲苯磺酰肼混合均匀，模压压制成坯体；