一种Ti多孔材料及制备方法技术

技术编号:15876591 阅读:73 留言:0更新日期:2017-07-25 14:25
本发明专利技术涉及Ti多孔材料技术领域,具体涉及一种Ti多孔材料及制备方法,Ti多孔材料的制备方法,包括如下步骤,将球形纯钛粉进行烧结,烧结温度为800‑900℃,压力为10‑20MPa,保压至烧结的预定温度后进行卸载,最后随炉冷却即可制得Ti多孔材料,通过该方法制备的Ti多孔材料的孔隙率为1.34%‑16.14%,通过本发明专利技术的方法制备的Ti多孔材料具有孔隙率高、孔隙均匀且分布均匀的特点。

Ti porous material and preparation method thereof

The present invention relates to the technical field of Ti porous material, in particular relates to a Ti porous material and preparation method, preparation method of Ti porous material, which comprises the following steps: pure titanium powder was spherical sintering, the sintering temperature is 800 900 DEG C, the pressure of 10 20MPa, holding to a predetermined temperature after sintering uninstall, finally cooling in the furnace can be prepared Ti porous material, Ti porous materials prepared by the method of porosity of 1.34% 16.14%, Ti porous materials prepared by the method has the characteristics of high porosity, pore uniformity and uniform distribution.

【技术实现步骤摘要】
一种Ti多孔材料及制备方法
本专利技术涉及Ti多孔材料
,具体涉及一种Ti多孔材料及制备方法。
技术介绍
Ti多孔材料是一种新型功能材料,具有良好渗透性、高的孔隙率和比表面积,优异的耐腐蚀性和生物相容性,受到航空航天、石油化工、生物医学、造纸、捕鱼、环保等诸多行业等诸多领域的广泛关注。传统金属多孔材料的制备方法包括铸造法、沉积法、烧结法和化学反应法等,其制备方法已日趋完整和成熟。但如何解决孔隙率不高、孔隙不规则且分布不均,如何提高材料性能、降低成本,制备出高效、干洁且可重复性高的多孔材料仍然是国内外学者及科研工作者面临的关键问题。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题,本专利技术的目的在于提供一种Ti多孔材料及制备方法,通过本专利技术的方法制备的Ti多孔材料具有孔隙率高、孔隙均匀且分布均匀的特点。本专利技术的目的通过如下技术方案实现:一种Ti多孔材料的制备方法,包括如下步骤,将球形纯钛粉进行烧结,烧结温度为800-900℃,压力为10-20MPa,保压至烧结的预定温度后进行卸载,最后随炉冷却即可制得Ti多孔材料。所述球形纯钛粉的纯度>99.76%。所述球形纯钛粉中以质量百分数计,C含量为0.006%,N含量为0.009%,H含量为0.001%,O含量为0.11%,Fe含量为0.06%,Si含量为0.02%,Al含量为0.02%,Cl含量为0.01%,Na含量小于0.005%。所述球形纯钛粉的粒度为45μm-180μm。所述球形纯钛粉的粒度为75μm-110μm、110μm-150μm、150μm-180μm或45μm-180μm。所述球形纯钛粉的烧结方式为放电等离子烧结。所述球形纯钛粉进行烧结时,当在800℃进行烧结时,加热速率如下:0-600℃:150℃/min;600℃-700℃:100℃/min;700℃-750℃:50℃/min;750℃-800℃:25℃/min;当在850℃进行烧结时,加热速率如下:0-650℃:150℃/min;650℃-750℃:100℃/min;750℃-800℃:50℃/min;800℃-850℃:25℃/min;当在900℃进行烧结时,加热速率如下:0-700℃:150℃/min;700℃-800℃:100℃/min;800℃-850℃:50℃/min;850℃-900℃:25℃/min。所述保压时间为8-8.6min。一种Ti多孔材料,通过上述制备方法制得。所述Ti多孔材料的孔隙率为1.34%-16.14%。与现有技术相比,本专利技术具有如下有益效果:本专利技术通过将球形纯钛粉在温度为800-900℃,压力为10-20MPa的条件下进行烧结,烧结时加热到预定温度后进行保压,最后随炉冷却即可制得Ti多孔材料,球形纯钛粉中颗粒较小的颗粒粉末相互团聚或者在大颗粒周围环聚,施加的压力能够使球形纯钛颗粒之间孔隙率显著下降,随着烧结的进一步进行,部分粉末规则球形纯钛粉发生塑性变形成为近球形或椭球形的颗粒,烧结体中大量的不规则孔洞逐渐缩小球化,烧结颈之间连接紧密,结合良好,烧结成的Ti多孔材料中粗大孔径基本消失,只存在较小的球形孔隙分布在基体上,烧结体趋于完全致密,制备的Ti多孔材料的孔隙率为1.34%-16.14%。进一步的,本专利技术放电等离子烧结方式对球形纯钛粉进行烧结,该烧结方法具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控等优点,因此使得本专利技术的Ti多孔材料能够具有高孔隙率,且孔隙分布均匀。【附图说明】图1(a)为本专利技术在800℃烧结温度下制备的Ti多孔材料试样的表面形貌图;图1(b)为本专利技术在850℃烧结温度下制备的Ti多孔材料试样放大100倍的表面形貌图;图1(c)为本专利技术在850℃烧结温度下制备的Ti多孔材料试样放大500倍的表面形貌图;图1(d)为本专利技术在900℃烧结温度下制备的Ti多孔材料试样的表面形貌图;图2(a)为本专利技术在800℃,10MPa下制备的Ti多孔材料试样的显微图;图2(b)为本专利技术在800℃,20MPa下制备的Ti多孔材料试样的显微图;图2(c)为本专利技术在850℃,10MPa下制备的Ti多孔材料试样的显微图;图2(d)为本专利技术在850℃,20MPa下制备的Ti多孔材料试样的显微图;图3为本专利技术在不同烧结温度下制备的Ti多孔材料试样表层XRD图谱;图4(a)为本专利技术在不同烧结温度(℃)下制备的Ti多孔材料的孔隙率与烧结压力关系图;图4(b)为本专利技术在850℃烧结温度下制备的Ti多孔材料的孔隙率与不同粒径粉末关系图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例来对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的Ti多孔材料的制备方法,包括如下步骤,将纯度>99.76%的球形纯钛粉通过放电等离子烧结方式(即SPS)进行烧结,球形纯钛粉的粒度为45μm-180μm,烧结温度为T(℃),T的取值为800-900℃,加热速率为0-(T-200)℃;150℃/min;(T-200)℃-(T-100)℃;100℃/min;(T-100)℃-(T-50)℃;50℃/min;(T-50)℃-T℃;25℃/min,压力为10-20MPa,保压至烧结的预定温度后进行卸载,保压为8-8.6min后随炉冷却即可制得Ti多孔材料。优选的,以质量百分数计,本专利技术使用的球形纯钛粉中,C含量为0.006%,N含量为0.009%,H含量为0.001%,O含量为0.11%,Fe含量为0.06%,Si含量为0.02%,Al含量为0.02%,Cl含量为0.01%,Na含量小于0.005%。本专利技术的所使用的球形纯钛粉的粒度分为若干个区间段,分别为75μm-110μm、110μm-150μm、150μm-180μm或45μm-180μm。通过本专利技术的制备方法制备的Ti多孔材料的孔隙率为1.38%-16.14%。本专利技术所用原始粉末为经等离子旋转电极法(PREP)制得的球形纯Ti粉,采用石墨模具和德国FCT公司HPD25/3型等离子快速烧结炉。实施例1将纯度>99.76%的球形纯钛粉通过放电等离子烧结方式进行烧结,球形纯钛粉的粒度为45μm-180μm,烧结温度为850℃,加热速率为0-650℃:150℃/min;650℃-750℃:100℃/min;750℃-800℃:50℃/min;800℃-850℃:25℃/min,压力为10MPa,保压烧结到850℃后进行卸载,保压8.3min后随炉冷却即可制得Ti多孔材料,通过本专利技术的制备方法制备的Ti多孔材料的孔隙率为15.54%。实施例2将纯度>99.76%的球形纯钛粉通过放电等离子烧结方式进行烧结,球形纯钛粉的粒度为45μm-180μm,烧结温度为850℃,加热速率为0-650℃:150℃/min;650℃-750℃:100℃/min;750℃-800℃:50℃/min;800℃-850℃:25℃/min,压力为15MPa,保压烧结到850℃后进行卸载,保压为8.3min后随炉冷却即可制得Ti多孔材料,通过本专利技术的制备方法制备的Ti多孔材料的孔隙率为4.91%。实施例3将纯度>99.76%的球形纯钛粉通过放电等离子烧结方式进行烧结,球形纯钛粉的粒度为45μm-180μm,烧结温度为850℃,加热速率为0-650℃:150℃/min;650℃-750℃:100℃/min;本文档来自技高网...
一种Ti多孔材料及制备方法

【技术保护点】
一种Ti多孔材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤,将球形纯钛粉进行烧结,烧结温度为800℃‑900℃,压力为10‑20MPa,烧结时加热到预定温度后进行保压,最后随炉冷却即可制得Ti多孔材料。

【技术特征摘要】
1.一种Ti多孔材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤,将球形纯钛粉进行烧结,烧结温度为800℃-900℃,压力为10-20MPa,烧结时加热到预定温度后进行保压,最后随炉冷却即可制得Ti多孔材料。2.根据权利要求1所述的一种Ti多孔材料的制备方法,其特征在于,所述球形纯钛粉的纯度>99.76%。3.根据权利要求2所述的一种Ti多孔材料的制备方法,其特征在于,所述球形纯钛粉中以质量百分数计,C含量为0.006%,N含量为0.009%,H含量为0.001%,O含量为0.11%,Fe含量为0.06%,Si含量为0.02%,Al含量为0.02%,Cl含量为0.01%,Na含量小于0.005%。4.根据权利要求1所述的一种Ti多孔材料的制备方法,其特征在于,所述球形纯钛粉的粒度为45μm-180μm。5.根据权利要求1所述的一种Ti多孔材料的制备方法,其特征在于,所述球形纯钛粉的粒度为75μm-110μm、110μm-150μm、150μm-180μm或45μm-180μm。6.根据权利要求1所述的一种Ti多孔材料的制备方法,其特征在于,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘世锋李安冯璐杨鑫王伯健张朝晖
申请(专利权)人:西安建筑科技大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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