鎢基多孔材料及其梯度材料結(jié)合了鎢基材料與多孔材料的特點,兼具W高熔點、低熱膨脹系數(shù)、低蒸汽壓、高強度與多孔材料低密度、高比強度與高比表面積的優(yōu)點,在面向等離子體的極端條件、高溫領(lǐng)域、微電子領(lǐng)域及制備高強高韌材料等方面擁有廣闊應(yīng)用前景。然而在其已有的制備方法中,傳統(tǒng)粉末冶金法能耗高、效率低,活化燒結(jié)及冷凍鑄造等新方法也難以調(diào)控其孔隙結(jié)構(gòu)。本文提出流延成型結(jié)合造孔劑法制備鎢基多孔材料及其梯度材料。首先采用流延成型工藝制備W-NaCl復(fù)相流延薄帶,研究結(jié)果表明,當(dāng)PVB含量為3.0 wt.%、分散劑含量為1.0 wt.%時,含50 vol.%NaCl的料漿粘度穩(wěn)定性好,獲得的流延薄帶內(nèi)部無明顯缺陷、顆粒分散良好、兩相分布均勻。其次,研究了排膠、熱壓與造孔劑溶解的工藝對鎢基多孔材料生坯的影響,研究結(jié)果表明,流延薄帶的最佳排膠工藝為真空下加熱至780 ~oC,排膠后殘留無定型C均勻包覆于W/NaCl顆粒表面;在780 ~oC-50 MPa-2 h的熱壓工藝下,獲得了致密度好且NaCl未熔出的W/NaCl復(fù)相生坯;經(jīng)循環(huán)去離子水溶解48 h得到鎢基多孔生坯。對鎢基多孔生坯采用無壓燒結(jié)獲得了鎢基多孔材料,研究了燒成溫度、保溫時間與造孔劑含量對鎢基多孔材料的孔隙率、孔結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的影響,并通過與直接混料法的對比研究揭示了鎢基多孔材料的孔隙結(jié)構(gòu)調(diào)控機理。研究結(jié)果表明,在1600 ~oC-1 h的燒成工藝下,通過改變造孔劑含量(0-80 vol.%NaCl),可制備孔隙分布均勻、孔隙率為14.88-66.40%的鎢基多孔材料,其小孔孔徑約為1μm,大孔孔徑為3-6μm,材料包含W、W_2C兩相,其中W_2C由W與殘留C反應(yīng)合成在W顆粒表面,W_2C含量為14.32-34.76 wt.%。造孔劑含量為60 vol.%時,鎢基多孔材料的孔隙率為44.32%,抗壓強度為311 MPa,高于相似孔隙率的文獻報道值(~140 MPa),孔壁中的W_2C陶瓷相提高了材料的抗壓強度。流延法制備的材料孔隙分布均勻,燒成溫度明顯降低,這是因為有機添加劑使顆粒分散良好、分布均勻,排膠后殘留C將W的燒結(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)閃與C的反應(yīng)燒結(jié)。最后,利用造孔劑含量分別為0-80 vol.%的W-NaCl復(fù)相流延薄帶,設(shè)計并制備了孔隙率分布為“低-高-低”的夾心結(jié)構(gòu)鎢基多孔梯度材料,梯度材料內(nèi)部無明顯缺陷,夾心結(jié)構(gòu)對稱性良好,梯度結(jié)構(gòu)變化趨勢與實驗設(shè)計基本相符。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.4
【部分圖文】：

圖 1-1 材料-組成—工藝-性能關(guān)系.1-1 Relationship among component, structure, technology and pro多孔材料[11]是指致密度小于 1 (0<孔隙率<1) 的金屬材料。根屬多孔材料可以分為毫米級、微米級、納米級多孔材料。根據(jù)系，金屬多孔材料的孔可以分為三類：貫通孔、盲孔和閉孔，面連通的孔，盲孔是終止于材料內(nèi)部卻開放于材料另一面的孔界相通，故統(tǒng)稱通孔，而閉孔則是完全不與外界連通的孔。金構(gòu)常分為“蓮藕型”(lotus)和“泡沫型”(foam)，“蓮藕型”(面上呈現(xiàn)的多孔結(jié)構(gòu)，“泡沫型”(foam)是孔在三維空間上呈多孔材料的應(yīng)用由其性質(zhì)決定，而材料的化學(xué)組成和制備工的性質(zhì)，其間關(guān)系見圖 1-1。要使金屬多孔材料得到更好的應(yīng)屬多孔材料的性質(zhì)以及材料化學(xué)組成、制備工藝與材料性質(zhì)

圖 1-2 閉孔多孔鋁的壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線[12] Compressive stress–strain response of closed-cell alumin屬多孔材料會有截然不同的應(yīng)用。對于擁有貫通孔良的滲透性不可忽略，其孔結(jié)構(gòu)可以截留流體中的固展水平的日益提高，孔徑可調(diào)控為毫米級、微米級或金屬多孔材料逐漸成為最受歡迎的多孔過濾材料[14]。其與人體骨骼良好的生物相容性，相似的孔隙率、孔類型（通孔）及彈性模量等優(yōu)點[15]，被認(rèn)為是理屬多孔材料則因其獨特的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線而表現(xiàn)閉孔多孔鋁為例，圖 1-2 是其壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線[12]，由為三個階段，分別是線彈性變形階段、屈服平臺階段階段的應(yīng)力平臺跨度達到 50 %以上的應(yīng)變，這一階不同孔結(jié)構(gòu)的金屬多孔材料在熱量的傳遞、交換與保用，含貫通孔結(jié)構(gòu)的金屬材料可以讓流體在其孔隙間

方法能夠在較低的燒結(jié)溫度得到孔隙率可控的樣品，但是其孔徑00 μm)，孔形貌受限（狹長的長方體）。劉培生等[44]采用有機基體浸漿法獲得了孔隙率為 30 %-70 %、孔隙大小為 200 μm-1 mm 的鎢基多孔材法孔隙率調(diào)控范圍較大，但孔隙過大且強度較低。Hamidi 等利用硬脂結(jié)劑及造孔劑，在 1500oC 的燒結(jié)溫度下得到了微米級的孔隙率為 20 多孔材料，此方法能夠在較低溫度下得到鎢基多孔材料并獲得微米級孔孔徑大小及孔隙率大小的調(diào)控范圍有限。
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;梯度材料[J];粉末冶金技術(shù);2016年06期

2 汪敏;徐俊;蘇堯;賴新春;楊少青;朱彩強;潘偉;;Y_2O_3-Nb/Y_2O_3復(fù)合梯度材料的研究[J];稀有金屬材料與工程;2015年S1期

3 孫文兵;;高分子梯度材料的制備研究[J];材料導(dǎo)報;2006年07期

4 溫變英,吳剛,于建;聚丙烯/滑石粉平板狀梯度材料的研究——(Ⅰ)制備及表征[J];高分子材料科學(xué)與工程;2005年03期

5 彭琰;材料領(lǐng)域的新葩——梯度材料[J];河北陶瓷;2001年01期

6 楊變英;新型梯度材料[J];材料科學(xué)與工程;1996年03期

7 王繼輝，張清杰，吳代華;金屬─陶瓷梯度材料的熱彈塑性分析[J];復(fù)合材料學(xué)報;1996年02期

8 ;新型梯度材料[J];工具技術(shù);1997年03期

9 鄧京蘭，歐陽民康，彭華;金屬－陶瓷梯度材料的熱應(yīng)力分析[J];武漢水利電力大學(xué)學(xué)報;1995年06期

10 張聯(lián)盟,涂溶,袁潤章;梯度材料的研究進展與發(fā)展新動向[J];中國陶瓷工業(yè);1995年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王詩陽;Y_2O_3-W梯度材料的設(shè)計及抗熱震和抗液態(tài)金屬侵蝕性能[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

2 趙震波;含裂紋金屬梯度材料剩余強度及疲勞壽命研究[D];南京航空航天大學(xué);2017年

3 溫變英;聚合物梯度材料的制備及材料結(jié)構(gòu)與性能研究[D];北京化工大學(xué);2003年

4 張光輝;金屬—陶瓷梯度材料強度問題的理論研究[D];武漢理工大學(xué);2004年

5 陳艷軍;乳液法制備含氟丙烯酸酯聚合物自組織梯度材料[D];武漢理工大學(xué);2005年

6 宋仁義;先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備無機基/有機聚合物梯度材料[D];武漢理工大學(xué);2006年

7 李明忠;鈦酸鋁/氧化鋁復(fù)相陶瓷及其梯度材料的制備與性能評價[D];武漢理工大學(xué);2010年

8 靳凡;先進功能材料的微尺度黏附接觸力學(xué)研究[D];大連理工大學(xué);2013年

9 汪峰濤;新型鎢銅復(fù)合材料的設(shè)計、制備與性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2009年

10 陳康;梯度非均勻復(fù)合材料熱力學(xué)響應(yīng)及斷裂特性的有限元研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 周東清;鎢基多孔材料及其梯度材料的流延法制備與孔隙結(jié)構(gòu)控制[D];武漢理工大學(xué);2018年

2 姜佳雨;帶多條呼吸裂紋的非均勻梯度材料梁的振動固有特性和響應(yīng)分析[D];南京理工大學(xué);2018年

3 陳仲;聚氨酯梯度材料的制備及其在防彎器上的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2018年

4 潘志浩;Cu-Gd_2O_3梯度復(fù)合材料的制備與性能研究[D];燕山大學(xué);2018年

5 高雪;超重力燃燒合成自磨銳切刀梯度材料的制備工藝研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

6 張學(xué)軍;有機膦改性EP/PU梯度材料的合成與表征[D];武漢理工大學(xué);2015年

7 莊家良;激光沉積鋁合金/陶瓷梯度材料的工藝研究[D];沈陽航空航天大學(xué);2018年

8 汪晨;金屬梯度材料的雜交應(yīng)力有限單元和強度試驗研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

9 支利勇;含裂紋金屬梯度材料的剩余強度研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

10 沈逸文;金屬梯度材料裂尖應(yīng)力強度因子研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

本文編號：2880803