[发明专利]基于高频脉冲电流烧结制备的多孔钛铝合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于高频脉冲电流烧结制备的多孔钛铝合金及其制备方法，属于多孔钛铝合金制备的技术领域，使用碳酸钾颗粒作为造孔剂制造了Ti‑Al合金多孔材料，利用碳酸钾在水和乙醇中的溶解性的差异，实现了物理成孔的目的。通过高频脉冲电流烧结，可以以很快的烧结速率制备样品。样品的孔径大小可以通过调节碳酸钾颗粒的孔径来调节，而且可以获得最大的孔隙率。烧结之后对试样进行热处理，使未反应的钛和铝颗粒可以完全进行扩散反应，得到均匀的Ti‑Al合金多孔材料。

技术领域

本发明属于多孔钛铝合金制备的技术领域，具体公开了一种基于高频脉冲电流烧结制备的多孔钛铝合金及其制备方法。

背景技术

Ti-Al基多孔材料的结合键大部分为共价键，还存在少量金属键，因此具有陶瓷和金属的共同优点。其密度低、熔点高、强度好，在高温下有较好的耐腐蚀性和抗氧化性，常用于汽车工业和能源产业。

目前制备Ti-Al多孔材料的方法主要是通过低加热速率下的固-固扩散反应或高加热速率下的固-液热爆反应，这些方法制备的Ti-Al合金多孔材料的成孔率和孔隙的尺寸都十分有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高频脉冲电流烧结制备的多孔钛铝合金及其制备方法，在固相扩散反应和固-液化学反应造孔的基础上，引入可去除填充颗粒物理占位造孔，利用造孔剂通过高频脉冲电流烧结制备Ti-Al多孔合金材料，制备效率高，烧结速度快，而且可以通过控制造孔剂粒径来控制孔径的尺寸，获得不同孔隙率的多孔材料。

为实现上述目的，本发明提供一种基于高频脉冲电流烧结制备多孔钛铝合金的方法，包括下述步骤：

S1，制备混合粉末

根据质量比为1:2的比例，称取325目的钛粉和300目的铝粉并进行低速球磨混合，转速为250r/min；

S2，碳酸钾表面包覆混合粉末

①碳酸钾颗粒润湿：将碳酸钾粉末倒入容器中，向其中加入乙醇，并搅拌均匀；

②过滤：将碳酸钾颗粒从乙醇中过滤出来；

③包覆二元混合粉末：快速把过滤后得到的表面润湿的碳酸钾颗粒放入Ti-Al混合粉末中，使碳酸钾颗粒表面包覆一层钛、铝颗粒；

④筛分：把得到的混合粉末利用细筛网筛分，除去多余的钛粉和铝粉，得到均匀的表面包覆二元混合粉末的碳酸钾颗粒；

S3，烧结

利用高频脉冲电流对混合粉末进行烧结，烧结参数为：

真空度10^-2Pa及以下；

升温曲线，分为快速升温和慢速升温两个阶段，初始温度：0℃，快速升温的升温速率为：80℃/min，升温时间为：10min，慢速升温的升温速率为：25℃/min，升温时间为：4min，最终升温到900℃并保温30min；

S4，打磨处理

将高频脉冲电流烧结得到的圆盘状试样用粗糙度为400的碳化硅砂纸进行打磨，将试样上下表面及圆周侧面上粘附的石墨去除干净，保持试样表面洁净，保证表面具有与试样内部相连接的开放的孔洞；

S5，成孔

①将表面具有良好开放孔结构的试样放入容器中，向容器中加入清水，保证将试样完全浸入清水中，直至碳酸钾在水中溶解；

②从容器中取出试样，用清水冲洗，烘干，得到具有开放孔洞的钛铝多孔合金材料；

S6，热处理