一种固体渗碳制备多孔材料的方法及多孔材料技术

本发明专利技术涉及多孔材料的制备方法，提供了一种固体渗碳制备多孔材料的方法，包括：将钛粉和铝粉混合均匀得到混合金属粉；将混合金属粉预压成型得到生坯；将生坯在真空条件下进行烧结，得到钛铝多孔材料；将钛铝多孔材料放置于石墨舟内，并向石墨舟内填充氧化铝空心球和炭黑粉；充完毕后将石墨舟置于800～1000℃、真空度为6.0×10

【技术实现步骤摘要】
一种固体渗碳制备多孔材料的方法及多孔材料
本专利技术涉及多孔材料的制备
，具体而言，涉及一种固体渗碳制备多孔材料的方法及多孔材料。
技术介绍
TiAl金属间化合物以其低密度、良好的高温强度和抗氧化性能，成为航空、航天领域颇有潜力的高温结构材料。TiAl金属间化合物因其具有金属键和共价键，兼具了金属多孔材料优异的抗高温性能和力学性能，陶瓷多孔材料的耐酸碱腐蚀性，但是在实际应用过程中，其抗酸碱腐蚀性仍有待提高。三元层状Ti2AlC是一种新型的结构陶瓷材料，其良好的导热性、导电性和常温抗破坏性，优异的抗热震和高温抗氧化性、抗酸碱腐蚀性、极易加工性等特性，但是其室温拉伸性能较TiAl金属间化合物低，限制了其应用。鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本专利技术提供了一种固体渗碳制备多孔材料的方法，旨在改善现有的多孔材料难以兼具机械强度高耐腐蚀性能好的问题。本专利技术还提供了一种多孔材料，其具有较高的机械强度和较好的耐腐蚀性能。本专利技术是这样实现的：一种固体渗碳制备多孔材料的方法，包括：将钛粉和铝粉混合均匀得到混合金属粉，钛粉和铝粉的质量之比为65～69:33；将混合金属粉预压成型得到生坯；将生坯在真空条件下进行烧结，以小于15℃/min的升温速率经第一阶段升温至190～210℃，保温1.8～2.2h；继续以小于20℃/min的升温速率经第二阶段升温至600～640℃，保温2.8～3.3h；继续以小于25℃/min的升温速率经第三阶段升温至1280～1350℃，保温2～4h；以小于18℃/min的降温速率经降温阶段冷却至室温得到钛铝多孔材料；将钛铝多孔材料放置于石墨舟内，并向石墨舟内填充氧化铝空心球和炭黑粉，氧化铝空心球和炭黑粉的质量比为68～72：30；填充完毕后将石墨舟置于800～1000℃、真空度为6.0×10-3Pa～1.6×10-2Pa的环境下烧结，烧结时间为8～10h。一种多孔材料，采用上述的固体渗碳制备多孔材料的方法制得。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过上述设计得到的固体渗碳制备多孔材料的方法，由于采用合适配比的钛粉和铝粉在合理升温、保温以及降温的焙烧条件下制得具有较高机械强度的钛铝多孔材料，然后再将钛铝多孔材料于氧化铝空心球以及炭黑粉一同置于石墨舟中在合适的温度合适的真空度的条件下焙烧8～10小时，使得制得的多孔材料在孔隙内部形成Ti2AlC渗层，进而制得的多孔材料具有较高机械强度和优异的抗酸腐蚀性能的多孔材料。本专利技术通过上述设计得到的多孔材料，由于采用本专利技术提供的固体渗碳制备多孔材料的方法制得，故该多孔材料机械强度高，抗酸腐蚀性能好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术固体渗碳制备多孔材料的方法，装舟后，石墨舟内的结构示意图；图2是制得的多孔材料的渗碳XRD图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例提供一种固体渗碳制备多孔材料的方法进行具体说明。一种固体渗碳制备多孔材料的方法，包括：S1、将钛粉和铝粉混合均匀得到混合金属粉，钛粉和铝粉的质量之比为65～69:33。具体地，首先进行备料。称量钛粉和铝粉，使得碳粉与铝粉的质量之比为65～69:33。将称量得到的钛粉和铝粉混合均匀，优选地，为了使得钛粉和铝粉能够充分混合均匀得到混合金属粉，将钛粉、铝粉以置于球磨机中，向其中加入研磨球，以研磨球为介质，混料8～10h，优选地，研磨球的加入量与混合金属粉的质量比为3～5:1，使得钛粉、铝粉以及干燥的活性炭粉混合均匀。进一步地，为使得制得的多孔材料空隙分布均匀，钛粉的粒度为-200目～+325目，铝粉的粒度为-200目～+325目。-200目～+325目是指能通过200目筛网，无法通过325目筛网的颗粒粒径范围。S2、将混合金属粉预压成型得到生坯。将混合金属粉置于Φ25mm的模具中，对其施加190～220MPa压力压制成型得到饼状生坯，饼状的生坯能烧结得到饼状的多孔材料，便于后续渗碳过程更高效。S3、将生坯在真空条件下进行烧结，以小于15℃/min的升温速率经第一阶段升温至190～210℃，保温1.8～2.2h；继续以小于20℃/min的升温速率经第二阶段升温至600～640℃，保温2.8～3.3h；继续以小于25℃/min的升温速率经第三阶段升温至1280～1350℃，保温2～4h；以小于18℃/min的降温速率经降温阶段冷却至室温得到钛铝多孔材料。具体地，将S2步骤得到的生坯至于置于真空烧结炉中，在真空条件下进行烧结，经第一阶段升温至190～210℃，保温1.8～2.2h，第一阶段升温的升温速率为小于15℃/min；然后经第二阶段升温至600～640℃，保温2.8～3.3h，第二阶段升温速率为小于20℃/min；然后经第三阶段升温至1280～1350℃，保温2～4h，第三阶段升温速率为小于25℃/min。最后以小于18℃/min的降温速率降温冷却至室温得到钛铝多孔材料。S2步骤压力下制得的生坯在上述升温、保温及降温条件下烧结得到的多孔材料，能有效避免生坯变形。优选地，为保证制备效率够高且进一步使得得到的钛铝多孔材料的开口气孔率高，第一阶段升温的升温速率为9～11℃/min。优选地，为进一步保证制备效率且进一步使得得到的钛铝多孔材料的开口气孔率高，二段升温的升温速率为14～16℃/min。优选地，为进一步保证制备效率且进一步使得得到的钛铝多孔材料的开口气孔率高，第三阶段升温的升温速率为18～22℃/min。优选地，为进一步保证制备效率且进一步使得得到的钛铝多孔材料的开口气孔率高，降温阶段的降温速率为10～15℃/min。S4、将钛铝多孔材料放置于石墨舟内，并向石墨舟内填充氧化铝空心球和炭黑粉，氧化铝空心球和炭黑粉的质量比为68～72：30。将S3制得的钛铝多孔材料置于石墨舟内，并向石墨舟内填充氧化铝空心球和炭黑粉，由于通常置于石墨舟内的钛铝多孔材料的数量为多个，多个钛铝多孔材料呈饼状，在填充氧化铝空心球和炭黑粉时，可以在放置一个钛铝多孔材料后，向此钛铝多孔材料表面覆盖氧化铝空心球和炭黑粉，覆盖足量后，再放置下一个钛铝多孔材料，然后继续填充氧化铝空心球和炭黑粉，以此循环，直到填满石墨舟，填满石墨舟后盖紧石墨舟盖，装舟后石墨舟内结构示意图如图1所示。优选地，为了使得碳以及氧化铝量足够与钛铝多孔材料反应，相邻钛铝多孔材料之间的距离为1～2cm。更具体地，石墨舟为直径6～10cm，高5～8cm的圆筒形。S5、填充完毕后将石墨舟置于800～1000℃、真空度为6.0×10-3Pa～1.6×10-2Pa的环境下烧结，烧结时间为8～10h。烧结得到本专利技术提供的多孔材料。本专利技术提供的固体渗碳制备多孔材料的方法，采用活化反应烧结制备TiAl金属间化合物多孔材料，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体渗碳制备多孔材料的方法，其特征在于，包括：将钛粉和铝粉混合均匀得到混合金属粉，钛粉和铝粉的质量之比为65～69:33；将所述混合金属粉预压成型得到生坯；将所述生坯在真空条件下进行烧结，以小于15℃/min的升温速率经第一阶段升温至190～210℃，保温1.8～2.2h；继续以小于20℃/min的升温速率经第二阶段升温至600～640℃，保温2.8～3.3h；继续以小于25℃/min的升温速率经第三阶段升温至1280～1350℃，保温2～4h；以小于18℃/min的降温速率经降温阶段冷却至室温得到钛铝多孔材料；将所述钛铝多孔材料放置于石墨舟内，并向所述石墨舟内填充氧化铝空心球和炭黑粉，氧化铝空心球和炭黑粉的质量比为68～72：30；填充完毕后将石墨舟置于800～1000℃、真空度为6.0×10‑3Pa～1.6×10‑2Pa的环境下烧结，烧结时间为8～10h。

【技术特征摘要】
1.一种固体渗碳制备多孔材料的方法，其特征在于，包括：将钛粉和铝粉混合均匀得到混合金属粉，钛粉和铝粉的质量之比为65～69:33；将所述混合金属粉预压成型得到生坯；将所述生坯在真空条件下进行烧结，以小于15℃/min的升温速率经第一阶段升温至190～210℃，保温1.8～2.2h；继续以小于20℃/min的升温速率经第二阶段升温至600～640℃，保温2.8～3.3h；继续以小于25℃/min的升温速率经第三阶段升温至1280～1350℃，保温2～4h；以小于18℃/min的降温速率经降温阶段冷却至室温得到钛铝多孔材料；将所述钛铝多孔材料放置于石墨舟内，并向所述石墨舟内填充氧化铝空心球和炭黑粉，氧化铝空心球和炭黑粉的质量比为68～72：30；填充完毕后将石墨舟置于800～1000℃、真空度为6.0×10-3Pa～1.6×10-2Pa的环境下烧结，烧结时间为8～10h。2.根据权利要求1所述的固体渗碳制备多孔材料的方法，其特征在于，所述钛粉和所述铝粉混合均匀，是将所述钛粉和所述铝粉与研磨球混合，以所述研磨球为介质混料8～10h。3.根据权利要求2所述的固体渗碳制备多孔材料的方法，其特征在于，所述研磨球的加入量与所述混合金属粉的质量比为3～5:1。4.根据权利要求1所述的固体渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军胜，阳学进，刘羽祚，李喜德，熊烈强，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42