球形孔隙結構的胞狀泡沫鈦的製作方法

2023-10-04 18:18:34

球形孔隙結構的胞狀泡沫鈦的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種新型的胞狀泡沫鈦，製品的孔隙呈球形，這些球形孔隙分布均勻，孔隙尺寸為毫米級。由於孔隙是規則的球形結構，而且分布均勻，因此該製品具有良好的各向同性性質。根據需要調節製備工藝，可以獲得閉合的球形孔隙結構，也可以獲得開口的球形孔隙結構。該製品在使用溫度和強度等方面優越於泡沫鋁，其中閉合孔隙製品適作高性能的輕質金屬結構，開口孔隙製品適作高性能的聲音吸收結構。
【專利說明】球形孔隙結構的胞狀泡沬鈦
【技術領域】:
[0001]本發明涉及多孔鈦，尤其涉及一種球形孔隙結構的胞狀泡沫鈦。
【背景技術】:
[0002]鈦的質量輕、密度小，比強度高，生物相容性好，並且在地殼中具有豐富的含量。多孔鈦相對於緻密鈦材料的顯著特徵是其擁有大量的內部孔隙和更小的表觀密度，且比表面積大、能量吸收性好、比力學性能高，因此多孔鈦被廣泛應用於航空航天、石油化工、冶金機械、生物工程、原子能、電化學、醫藥、環保等行業。
[0003]由於金屬鈦的力學性能突出、體積密度小、化學穩定性高、抗蝕能力強，因此泡沫鈦具有許多潛在的用途，如用作航空航天設備和潛艇構件等方面的結構材料。此外，金屬鈦的熔點遠高於金屬鋁，所以泡沫鈦的使用溫度可以大大超過泡沫鋁。相對於泡沫鋁，泡沫鈦合金在一些領域顯示出其獨特的應用前景，例如在航空航天領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勢。
[0004]已有的泡沫鈦通過有纖維燒結法、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、粉末燒結法等工藝製備，它們或者是網狀製品，或者雖然是胞狀製品，但其孔隙形狀難於規則和均勻，而且孔隙尺寸分散度較大。本發明採用自行研究的工藝方法制出的胞狀泡沫鈦則具有規則的球形孔隙結構，這些球形孔隙的尺寸分布也相當集中，具有比其他泡沫鈦製品更優越的結構和性能，可望獲得更有效和更關鍵的應用。
[0005]對於本專利提出的球形孔隙胞狀泡沫鈦製品，採用與其實施例類似的製備工藝方法，也可以獲得具有這種結構的其他金屬種類的泡沫體，其中適應的金屬種類如鋁及鋁合金、銅合金、鐵合金等。
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【發明內容】
:
[0027]本發明的目的在於提供一種新型的胞狀泡沫鈦(圖1)。其特徵在於:該多孔製品的孔隙呈球形(圖2)，這些球形孔隙分布均勻，孔隙尺寸為毫米級。根據需要調節製備工藝，製品孔隙可以是閉合結構，即孔隙之間是相互孤立的；也可以是開口結構，即孔隙之間是相互連通的。由於孔隙是規則的球形結構，而且分布均勻，因此該產品具有良好的各向同性性質。由於金屬鈦的熔點遠高於金屬鋁，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，用作特別的輕質金屬結構。此外，由於本發明的胞狀泡沫鈦具有規則的球形孔隙結構，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製品更優越的結構和性能，可望獲得更有效和更關鍵的應用。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0028]圖1本發明泡沫鈦製品的光學照片，顯示了具有球形孔隙的胞狀多孔結構。
[0029]圖2本發明泡沫鈦孔隙形貌的光學照片，顯示了規則的球形孔隙結構。
【具體實施方式】:
[0030]實施例:採用特製的高溫分解球形顆粒造孔劑在模具中製作預製型:製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；製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，預製型內部的結合強度由熱壓溫度和熱壓時間雙重調節。然後利用自行設計的專用設備，通過預製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調的條件下，就可獲得預期的球形孔隙胞狀泡沫鈦製品。在製備過程中，模具的溫度調節起著關鍵的作用。圖1為通過該法製得的球形孔隙胞狀泡沫鈦製品`示例，圖2是對應多孔體的孔隙形貌。
【權利要求】
1.一種胞狀泡沫鈦，其特徵在於:該多孔製品的孔隙呈球形，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；製品具有良好的各向同性性質，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，其中閉合孔隙製品用作高性能的輕質金屬結構，開口孔隙製品用作高性能的聲音吸收結構。
【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 優先權日:2013年12月5日
【發明者】頃淮斌, 劉培生, 盧淼, 崔光 申請人:北京師範大學