球形孔隙結(jié)構(gòu)的胞狀泡沫鈦的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型的胞狀泡沫鈦，制品的孔隙呈球形，這些球形孔隙分布均勻，孔隙尺寸為毫米級。由于孔隙是規(guī)則的球形結(jié)構(gòu)，而且分布均勻，因此該制品具有良好的各向同性性質(zhì)。根據(jù)需要調(diào)節(jié)制備工藝，可以獲得閉合的球形孔隙結(jié)構(gòu)，也可以獲得開口的球形孔隙結(jié)構(gòu)。該制品在使用溫度和強度等方面優(yōu)越于泡沫鋁，其中閉合孔隙制品適作高性能的輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)，開口孔隙制品適作高性能的聲音吸收結(jié)構(gòu)。
【專利說明】球形孔隙結(jié)構(gòu)的胞狀泡沬鈦
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及多孔鈦，尤其涉及一種球形孔隙結(jié)構(gòu)的胞狀泡沫鈦。
【背景技術(shù)】:
[0002]鈦的質(zhì)量輕、密度小，比強度高，生物相容性好，并且在地殼中具有豐富的含量。多孔鈦相對于致密鈦材料的顯著特征是其擁有大量的內(nèi)部孔隙和更小的表觀密度，且比表面積大、能量吸收性好、比力學(xué)性能高，因此多孔鈦被廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、冶金機械、生物工程、原子能、電化學(xué)、醫(yī)藥、環(huán)保等行業(yè)。
[0003]由于金屬鈦的力學(xué)性能突出、體積密度小、化學(xué)穩(wěn)定性高、抗蝕能力強，因此泡沫鈦具有許多潛在的用途，如用作航空航天設(shè)備和潛艇構(gòu)件等方面的結(jié)構(gòu)材料。此外，金屬鈦的熔點遠高于金屬鋁，所以泡沫鈦的使用溫度可以大大超過泡沫鋁。相對于泡沫鋁，泡沫鈦合金在一些領(lǐng)域顯示出其獨特的應(yīng)用前景，例如在航空航天領(lǐng)域有著比泡沫鋁更耐高溫和強度更高以及焊接性等方面的優(yōu)勢。
[0004]已有的泡沫鈦通過有纖維燒結(jié)法、熔體鑄造法、壓縮膨脹法、有機泡沫浸潰法、自蔓延高溫合成法、粉末燒結(jié)法等工藝制備，它們或者是網(wǎng)狀制品，或者雖然是胞狀制品，但其孔隙形狀難于規(guī)則和均勻，而且孔隙尺寸分散度較大。本發(fā)明采用自行研究的工藝方法制出的胞狀泡沫鈦則具有規(guī)則的球形孔隙結(jié)構(gòu)，這些球形孔隙的尺寸分布也相當集中，具有比其他泡沫鈦制品更優(yōu)越的結(jié)構(gòu)和性能，可望獲得更有效和更關(guān)鍵的應(yīng)用。
[0005]對于本專利提出的球形孔隙胞狀泡沫鈦制品，采用與其實施例類似的制備工藝方法，也可以獲得具有這種結(jié)構(gòu)的其他金屬種類的泡沫體，其中適應(yīng)的金屬種類如鋁及鋁合金、銅合金、鐵合金等。
[0006]參考文獻:`
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0027]本發(fā)明的目的在于提供一種新型的胞狀泡沫鈦(圖1)。其特征在于:該多孔制品的孔隙呈球形(圖2)，這些球形孔隙分布均勻，孔隙尺寸為毫米級。根據(jù)需要調(diào)節(jié)制備工藝，制品孔隙可以是閉合結(jié)構(gòu)，即孔隙之間是相互孤立的；也可以是開口結(jié)構(gòu)，即孔隙之間是相互連通的。由于孔隙是規(guī)則的球形結(jié)構(gòu)，而且分布均勻，因此該產(chǎn)品具有良好的各向同性性質(zhì)。由于金屬鈦的熔點遠高于金屬鋁，鈦合金具有比鋁合金更耐高溫、強度更高以及焊接性等方面的優(yōu)勢，因此泡沫鈦可望在使用溫度較高、要求強度較大的場合代替泡沫鋁，用作特別的輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)。此外，由于本發(fā)明的胞狀泡沫鈦具有規(guī)則的球形孔隙結(jié)構(gòu)，而且這些球形孔隙的尺寸分布也相當集中，因此具有比其他泡沫鈦制品更優(yōu)越的結(jié)構(gòu)和性能，可望獲得更有效和更關(guān)鍵的應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0028]圖1本發(fā)明泡沫鈦制品的光學(xué)照片，顯示了具有球形孔隙的胞狀多孔結(jié)構(gòu)。
[0029]圖2本發(fā)明泡沫鈦孔隙形貌的光學(xué)照片，顯示了規(guī)則的球形孔隙結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】:
[0030]實施例:采用特制的高溫分解球形顆粒造孔劑在模具中制作預(yù)制型:制備開口球形孔隙胞狀多孔體時，直接將球形顆粒造孔劑堆積體在模具中熱壓成型；制備閉合球形孔隙胞狀多孔體時，先將球形顆粒造孔劑與適當粒度的適量鈦合金顆粒均勻混合，再將混合堆積體在模具中熱壓成型；熱壓溫度控制在造孔劑的分解溫度以下，預(yù)制型內(nèi)部的結(jié)合強度由熱壓溫度和熱壓時間雙重調(diào)節(jié)。然后利用自行設(shè)計的專用設(shè)備，通過預(yù)制型在模具中快速滲流鈦合金熔體，在造孔劑分解速度與合金熔體凝固速度相協(xié)調(diào)的條件下，就可獲得預(yù)期的球形孔隙胞狀泡沫鈦制品。在制備過程中，模具的溫度調(diào)節(jié)起著關(guān)鍵的作用。圖1為通過該法制得的球形孔隙胞狀泡沫鈦制品`示例，圖2是對應(yīng)多孔體的孔隙形貌。
【權(quán)利要求】
1.一種胞狀泡沫鈦，其特征在于:該多孔制品的孔隙呈球形，孔隙可以是閉合的，也可以是開口的，孔隙尺寸在毫米級的水平；制品具有良好的各向同性性質(zhì)，可望在使用溫度較高、要求強度較大等條 件更苛刻的場合代替泡沫鋁，其中閉合孔隙制品用作高性能的輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)，開口孔隙制品用作高性能的聲音吸收結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】C22C1/08GK103614587SQ201310643386
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】頃淮斌, 劉培生, 盧淼, 崔光 申請人:北京師范大學(xué)