為滿足濕法冶金、氯堿、水處理、制藥等行業(yè)對多孔鈦板過濾元件的需求,以粉末軋制法制備多孔鈦板為出發(fā)點(diǎn),開展了滿足軋制工藝要求的多孔鈦板粉末軋制、燒結(jié)、性能測試等研究。通過對不同性能的鈦粉進(jìn)行粉末軋制、真空燒結(jié),制得了寬度為420 mm、厚度不同、組織均勻的多孔鈦板,研究了不同粉末性能對其孔隙度、最大孔徑和透氣度的影響。結(jié)果表明:隨著粉末粒度的減小,多孔鈦板的密度有所增大,孔隙度、最大孔徑和透氣度逐漸減小。其中,多孔鈦板最大孔徑和透氣度的變化規(guī)律與模壓多孔材料的相同。在追求孔隙度最大化時,以最小的軋制壓力軋制成型多孔鈦板,粉末粒度越大,其厚度越大。當(dāng)粉末粒度相同時,多孔鈦板厚度越大,其內(nèi)部孔道路徑越長,孔結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,氣體在透過多孔結(jié)構(gòu)通道時所消耗的能量也越多,透氣度則越低。 

【文章來源】：中國材料進(jìn)展. 2020,39(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

氣流磨鈦粉末的SEM照片

本文選用的四輥臥式粉末軋機(jī)的工作輥直徑為50 mm，軋輥寬度為500 mm且水平布置，沿垂直方向進(jìn)料。軋制前，需要對軋輥表面進(jìn)行清理，以確保軋輥表面無灰塵及其他粉末顆粒等雜質(zhì)附著[4]。粉末軋制結(jié)合真空燒結(jié)制備多孔鈦板的工藝過程如圖2所示[15]，為了獲得最大的孔隙度和最小的厚度，對于不同粉末粒度的鈦粉，通過調(diào)節(jié)最小輥間距、輥轉(zhuǎn)速和成型所需的最小軋制壓力等參數(shù)，軋制出寬度為420 mm、長度≥1000 mm，厚度不同、密度均勻的連續(xù)生坯帶，不同粒度鈦粉的軋制工藝參數(shù)如表2所示。將連續(xù)成型的軋制鈦膜板坯平鋪在平整的水平料架上，隨后裝入真空燒結(jié)裝置中，其真空度≤10-2Pa，在燒結(jié)溫度為1100℃下保溫2 h，從而獲得多孔鈦板。采用電弧線切割法，垂直于軋制方向?qū)Χ嗫租伆暹M(jìn)行線切割獲得Φ50 mm圓片。

圖4a為粒度分布于150～104μm的鈦粉軋制后的鈦膜板坯斷面SEM照片，可以看出顆粒和顆粒之間是分離的。在1100℃下燒結(jié)2 h后其斷面SEM照片如圖4b所示，顆粒間有燒結(jié)頸相連，孔隙縮小或消失。這是因?yàn)殁伳ぐ迮髟?100℃的高溫下，顆粒間原子獲得了大量的能量，變得特別活躍，原子通過顆粒間原始接觸點(diǎn)或面擴(kuò)散轉(zhuǎn)變成冶金結(jié)合，從而形成燒結(jié)頸。隨著原子繼續(xù)擴(kuò)散，其向顆粒界面大量遷移，燒結(jié)頸擴(kuò)大、顆粒間距縮小，形成連續(xù)、細(xì)小的孔隙網(wǎng)絡(luò);而且隨著燒結(jié)時間延長，孔隙不斷縮小、消失、重合，燒結(jié)體發(fā)生收縮，其密度增加、孔隙度減小[16]。由此可以分析出，隨著粉末粒度的減小，顆粒間的接觸點(diǎn)或面增多，原子擴(kuò)散距離減少，有利于孔隙的縮小或消失，但這對于追求孔隙度最大化的多孔材料是不利的。表5為不同粒度的鈦粉以最小軋制壓力軋制出的不同厚度的連續(xù)成型鈦膜板坯，在1100℃下燒結(jié)2 h后得到的多孔鈦板的靜態(tài)拉伸性能�？梢钥闯�，粉末粒度越小，多孔鈦板的抗拉強(qiáng)度越大，但其增加幅度不大，這表明粉末粒度對多孔鈦板抗拉強(qiáng)度的影響較小。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大孔徑高孔隙率燒結(jié)泡沫鈦的造孔劑研究述評[J]. 肖健,邱貴寶.  中國材料進(jìn)展. 2018(05)
[2]粉末冶金顆粒增強(qiáng)鋁合金的疲勞性能與壽命預(yù)測研究進(jìn)展[J]. 李微,寧云飛,陳薦,李聰,李傳常.  中國材料進(jìn)展. 2018(04)
[3]鈦合金粉末冶金工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)[J]. 王海英,郭志猛,蘆博欣,張策.  鈦工業(yè)進(jìn)展. 2017(01)
[4]大規(guī)格粉末軋制多孔鈦板的制備及拉伸性能[J]. 趙少陽,談萍,陳剛,汪強(qiáng)兵,楊保軍,劉曉青,楊坤,賀衛(wèi)衛(wèi).  粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2015(05)
[5]金屬帶材粉末軋制的研究[J]. 張忠偉,汪凌云,黃光勝,牛禧.  輕合金加工技術(shù). 2005(04)



本文編號：3339058