本发明专利技术公开了一种具有组合孔型的TiB2-TiC-TiN-NiAl多孔复合材料及制备方法，它是以Ti粉、B4C粉、Ni粉和Al粉为原料，同时空气中的氮气也参与反应，原料粉末及氮气发生自蔓延高温合成反应，合成骨架由颗粒状的TiC、TiB2、TiN和分布于颗粒之间的NiAl组成的多孔复合材料，孔洞是开孔和闭孔的组合结构。这种多孔材料可广泛用于冶金、化工、环保、能源、生物、食品、医药等领域中的过滤、分离部件和催化剂载体等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多孔材料及其制备工艺，尤其一种TB2-TiC-TiN-NiAl复合的多孔材料及其制备方法，属于材料合成与加工领域。
技术介绍
TiC、Ti&、TiN、Ti(C，N)皆为性能优良的非氧化物陶瓷材料，具有熔点高、硬度大、 耐腐蚀和抗氧化性好的特点，在机械、化工、汽车制造和航空航天等许多领域得到了广泛的应用，常作为硬质工具材料、磨料、合金添加剂、耐磨部件及惰性电极材料和高温电工材料应用。中国专利CN101555137(申请号200910027763. 4)公开了一种以TiH2、Si、石墨和B4C 为原料，通过气氛保护烧结制备的(TiB2+TiC)/Ti3SiC2复相陶瓷材料及其制备方法。中国专利 CN101941843A(申请号 201010253986. 5)公开了一种以 TiB2_TiC、WC 和 Ni 为原料，通过球磨和高温烧结制备TB2-TiC-WC超硬材料及其制备方法。中国专利技术专利CN101161374(申请号200710056355. 2)公开了一种以Cr、Ti和B4C为原料，通过浇铸高温金属钢液诱发压坯的燃烧合成反应，原位形成TB2和TiC复相混杂陶瓷颗粒增强金属基复合材料及其制备方法。中国专利CN101445370(申请号200810209771)公开了一种以Ti、B和BN为原料，通过球磨、热压烧结制备打“！！化复合材料其制备方法。中国专利CN101139204(申请号200710044847. X)公开了一种以Ti、BN和Si3N4粉末为原料，通过原位反应制备 TiN-TW2-Ti5Si3(或者TiSi2)陶瓷基复相材料及其制备方法。专利ZL90103830. X专利技术一种以TiH2、Ti、BN、B4C、C为原料，通过热压烧结反应制造Ti (CxNy)和TiB2复合材料的方法。 中国专利CN101787476A公布了一种以Ni、Ti、B4C和BN为原料，通过燃烧合成与压力辅助相结合的方法制备了 TiCxNy-TiB2/Ni金属-陶瓷复合材料。美国专利US No. 4492764专利技术了采用Ti(CaN0)和TB2粉末原料，通过高温气氛烧结，制备了具有较高密度、结合强度和高硬度的Ti (CaN0)-TiB2复合陶瓷材料及其工艺。但未见有关于TiC-TW2-TiN复合材料以及关于其中一种材料或者两种以上的复合材料做成多孔材料的方法方面的专利技术或者报道。Ni-Al系金属间化合物具有密度低、高温比强度和比刚度高、抗氧化性和耐腐蚀性能好等优点，兼具金属的强韧性、导电导热性和陶瓷的热稳定性，在高温结构材料和涂层方面用途广泛。将金属间化合物材料制备成多孔材料，可进一步拓宽其应用领域，充分利用其性能优势。中国专利公开号CN1584083公开了一种以Ni、Al、Co、Fe、Cu及NiAl粉末为原料，通过通电加热引发反应制备M-Al金属间化合物多孔材料的方法。中国专利公开号 CN101301630B公开了一种以Ni、Al、TiH2及Al2O3粉末为原料，加入乙醇湿法混合，通过自蔓延高温合成反应制备以NiAl、NiTi、TiAl金属间化合物为基体，TW2和Al2O3弥散分布的多孔复合材料的方法。但多孔材料的孔隙度有限，也未见有将M-Al系金属间化合物材料与TiC、TiB2, TiN等陶瓷材料组成复合材料的研究报道
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种性能好的TiC-TiN-TB2-NiAl复合材料并将其做成特殊结构的多孔材料的方法，以进一步发挥TiC、Ti&、TiN等陶瓷材料和Ni-Al系金属间化合物材料的性能优势，扩大这些材料在过滤、分离、催化等方面的应用。本专利技术的多孔材料是以Ti粉、B4C粉、Ni粉和Al粉为原料，同时空气中的氮气也参与反应，原料粉末及氮气发生自蔓延高温合成反应Ti+B4C+Ni+Al+N2 — TiC+TiB2+TiN+NiAl+Q......①生成产物TiC、TiB2, TiN, NiAl,即在空气中通过固态反应合成骨架由颗粒状的 TiC、Ti&、TiN和分布于颗粒之间的NiAl组成的多孔复合材料，内部具有多孔结构，孔洞是开孔和闭孔的组合结构，孔隙率为38. 2 % 48. 6 %，开孔孔径80 200 μ m,闭孔孔径50 80 μ m,闭孔分布于开孔的骨架内，闭孔壁面厚度4 8 μ m ；整个闭孔壁面是粗糙的颗粒紧密堆砌的结构形态，具有高的抗压强度，室温抗压强度达到31. 2 46. 2Mpa。本专利技术通过改变配比，控制坯体密度，可获得不同孔隙率、强度的多孔 TiC-TiB2-TiN-NiAl复合材料，这种多孔材料可广泛用于这种多孔材料可广泛用于冶金、化工、环保、能源、生物、食品、医药等领域中的过滤、分离部件和催化剂载体等。本专利技术的多孔TB2-TiC-TiN-NiAl复合材料是由以下方法制备的第一步粉末准备原料采用市售粉末状的钛粉(Ti)、碳化硼(B4C)、镍粉(Ni)和铝粉(Al)，，其中碳化硼(B4C)、镍粉(Ni)粒度为200目，钛粉(Ti)、铝粉(Al)粒度为100目。第二步反应物料配置首先分别将反应物料Ti和B4C按照摩尔比4 1配比成GTi^C)粉末、反应物料Ni和Al按照摩尔比1 1配比成(Ni+Al)粉末；然后再将上述获得的GTi+lC)粉末与(Ni+Al)粉末按照GTi+B4C) (Ni+Al) = (40 7O) (；30 60)的重量比例配成反应物料。第三步制坯将第二步配置好的反应物料混合均勻后冷压制成圆柱形压坯；上述反应物料的混合一般采用三维混合机干法混合6- ；上述圆柱形压坯的直径一般Φ 50mm、高一般为100mm，制坯时的压力一般为50 65Mpa。第四步多孔复合材料的合成将试样压坯预热，通过自蔓延高温合成反应得到多孔TiC-TiN-TB2-NiAl复合材料，这种多孔复合材料孔洞是开孔和闭孔的组合结构，孔隙率为38. 2% 48.6%，开孔孔径80 200孔径μ m,闭孔孔径50 80 μ m。闭孔分布于开孔的骨架内，壁面厚度4 8 μ m，室温抗压强度达到31. 2 46. 2Mpa。上述孔隙率和室温抗压强度检测分别依据国家标准GB/T1966-1996和GB/ T1964-1996。上述试样压坯一般采用加热炉300°C预热1小时。本专利技术通过调整制坯压力、(Ni+Al)的含量可制备不同孔隙率、强度的多孔 TiC-TiN-TiB2-NiAl复合材料。将试样压坯放入加热炉中，温度300°C预热1小时。上述孔隙率和室温抗压强度检测依据的国家标准分别为GB/T1966-1996、GB/T1964-1996。采用上述的技术方案，本专利技术具有以下优点(1)工艺简单，成本低廉，无需额外添加造孔齐U、增强剂，反应过程利用Ti+B4C+Ni+ Al+N2 — TiC+TiB2+TiN+NiAl+Q体系自身放热，使得TiC、TiN、Ti&和NiAl相的生成以及多孔材料的获得一步完成，且在空气中在较低的温度下进行，降低了多孔TiC-TiN-TW2-NiAl 复合材料的制造成本。(2)多孔TB2-TiC-TiN-NiAl复合材料的孔洞是开孔和闭孔的组合结构，孔隙率为 38. 2% 48. 6%，开孔孔径80 20本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种具有组合孔型的ＴｉＢ２－ＴｉＣ－ＴｉＮ－ＮｉＡｌ多孔复合材料，其特征在于，它是以Ｔｉ粉、Ｂ４Ｃ粉、Ｎｉ粉和Ａｌ粉为原料，同时空气中的氮气也参与反应，原料粉末及氮气发生自蔓延高温合成反应，合成骨架由颗粒状的ＴｉＣ、ＴｉＢ２、ＴｉＮ和分壁面厚度４～８μｍ；反应式为：Ｔｉ＋Ｂ４Ｃ＋Ｎｉ＋Ａｌ＋Ｎ２→ＴｉＣ＋ＴｉＢ２＋ＴｉＮ＋ＮｉＡｌ＋Ｑ．．．．．．。布于颗粒之间的ＮｉＡｌ组成的多孔复合材料，内部具有多孔结构，孔洞是开孔和闭孔的组合结构，孔隙率为３８．２％～４８．６％，室温抗压强度达到３１．２～４６．２Ｍｐａ，开孔孔径８０～２００μｍ，闭孔孔径５０～８０μｍ，闭孔分布于开孔的骨架内，闭孔
【技术特征摘要】
1.一种具有组合孔型的TB2-TiC-TiN-NiAl多孔复合材料，其特征在于，它是以Ti粉、 B4C粉、M粉和Al粉为原料，同时空气中的氮气也参与反应，原料粉末及氮气发生自蔓延高温合成反应，合成骨架由颗粒状的TiC、TiB2, TiN和分布于颗粒之间的NiAl组成的多孔复合材料，内部具有多孔结构，孔洞是开孔和闭孔的组合结构，孔隙率为38. 2% 48. 6%，室温抗压强度达到31. 2 46. 2Mpa，开孔孔径80 200 μ m,闭孔孔径50 80 μ m,闭孔分布于开孔的骨架内，闭孔壁面厚度4 8 μ m ；反应式为Ti+B4C+Ni+Al+N2 — TiC+TiB2+TiN+NiAl+Q.......2.一种如权利要求1所述的多孔复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下 第一步粉末准备原料采用市售粉末状的钛粉、碳化硼、镍粉和铝粉，其中碳化硼粉和镍粉粒度为200 目，钛粉和铝粉粒度为100目； 第二步反应物料配置首先分别将反应物料Ti和B4C按照摩尔比4 1配比成GTi+lC)粉末、反应物料Ni和 Al按照摩尔比1 1配比成(Ni+Al)粉末；然后再将上述获得的GTi+lC)粉末与(Ni+Al) 粉末按照GTi+B4C) (Ni+Al) = (40 7O) C30 60)的重量比例配成反应物料。 第三步制坯将第二步配置好的反应物料采用三维混合机干法均勻混合，然后冷压制成圆柱形压坯；第四步多孔复合材料的合成将试样压坯预热，通过自蔓延高温合成反应得到多孔TiC-TiN-TiB2-NiAl复合材料，这种多孔复合材料孔洞是开孔和闭孔的组合结构，孔隙率为38. 2% 48. 6%，开孔孔径80 200孔径μ m,闭孔孔径50 80 μ m,闭孔分布于开孔的骨架内，壁面厚度4 8 μ m，室温抗压强度达到31. 2 46. 2Mpa。3.如权利要求2所述的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔洪芝，曹丽丽，吴杰，滕方磊，崔宁，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：95
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