造孔剂(NH_4)_2CO_3含量对FeAl多孔材料性能的影响

以Fe、Al元素粉末为原料,通过添加造孔剂(NH4)2CO3,利用偏扩散/反应合成,制备具有可控孔结构特征、高孔隙率的FeAl多孔材料;采用XRD、SEM、OM及孔结构与力学性能检测等测试手段研究造孔剂(NH4)2CO3添加量对FeAl多孔材料的孔结构与力学性能的影响。结果表明,随造孔剂添加量增加,FeAl多孔材料的孔隙率升高,当造孔剂质量分数为15%时,孔隙率高达60%;力学性能随孔隙率增加而下降,抗弯强度与孔隙率呈指数递减关系;并得出了孔隙率与抗拉强度关系的定量方程σb=165(1-p)2.4。     

添加升华性造孔剂的放电等离子法制备多孔铝块体材料

为解决高孔隙率多孔金属材料制备过程中的污染问题,以升华性萘颗粒为造孔剂,采用放电等离子脉冲烧结法(SPS)进行多孔铝块体材料的制备。结果表明,升华性造孔剂可在实现多孔铝材料高孔隙率的同时,有效提高其洁净度。采用该方法在350℃时可以制备出结构与尺寸可控性好、开孔效果好、孔隙率(63.33%)较高、粉体颗粒无明显长大的多孔金属铝块体材料。升华性造孔剂可对孔隙体积进行有效调节,实现多孔铝材料体内小孔与大孔的合理搭配,进一步改善多孔铝材料孔隙之间的连通性,该方法与SPS烧结技术相结合后,对于开孔性与颗粒连接性要求较高的多孔金属材料制备具有技术优势。     

造孔剂含量对多孔金属材料性能的影响

以316L不锈钢粉、PMMA粉末为原料,采用粉末烧结法制备多孔不锈钢盘。采用扫面电子显微镜、泡压法孔径分布仪、透气测定仪等对不锈钢盘的孔径、渗透系数、微观结构等进行了表征。结果表明：随着PMMA含量减小,多孔金属烧结盘厚度降低,其烧结后金属颗粒间距减小,更易形成烧结颈。最佳烧结温度1 100℃,当PMMA含量最小时,其透气率达到最小值63 m³/(m²·kpa·h),平均孔径降低至2.79μm。     

造孔剂法制备多孔铁碳合金的实验研究

基于水解沉淀法,通过添加造孔剂制备出了多孔铁碳合金.以Fe Cl3·6H2O为主要原料,淀粉作造孔剂,向制得的胶体中加入不同配比的淀粉,经过滤、烘干、煅烧,再在650、700、750和800℃的温度条件下用氢气还原得到产物.用SEM、XRD和X射线能谱手段对样品的微观结构和形貌进行了表征,研究了淀粉添加量、氢气还原温度对多孔铁碳合金的影响,分析了产物粒径大小与还原温度之间的关系.结果表明,淀粉的最佳添加量为22%,氢气的最佳还原温度为750℃,产物的粒径随着还原温度的升高而增大,产物微粒的平均粒径为25~55 nm,且还原产物中碳的质量分数为3%~4.5%.     

不同造孔剂对SiCp/Al复合材料中多孔预制体性能的影响

采用无压浸渗法制备SiCp/Al复合材料,主要分析了淀粉、硬脂酸和石墨三种不同造孔剂对多孔预制体组织结构和性能的影响。结果表明:三种不同造孔剂对预制件的孔隙分布影响很小;以石墨为造孔剂的预制件有一部分SiC颗粒在高温下氧化生成SiO2,形成的烧结颈,氧化生成的SiO2膜层对SiC颗粒起到一定的连接作用,使得预制件的强度增大。     

放电等离子烧结法制备以升华性材料为造孔剂的人体植入骨替代多孔镁块体材料

以萘为造孔剂, 采用放电等离子烧结技术(spark plasma sintering, SPS)制备多孔镁块体材料。结果表明, 采用放电等离子烧结技术在470℃时可以制备出结构与尺寸可控性好、开孔率与孔隙率(44.25%)较高、粉体颗粒无明显长大的多孔金属镁块体材料。升华性造孔剂可对孔隙体积进行有效调节, 实现多孔镁材料体内小孔与大孔的合理搭配, 进一步改善多孔镁材料孔隙之间的连通性。将升华性造孔剂与放电等离子烧结技术相结合后, 对于开孔性与颗粒连接性要求较高的多孔金属材料制备具有技术优势, 并对解决传统造孔剂法制备生物多孔金属材料所面临的二次污染问题具有很好的借鉴意义。     

造孔剂法制备泡沫钛的研究现状与进展

泡沫钛融合了泡沫结构与金属钛的双重属性,具有出色的力学性能、优异的耐腐蚀性和良好的生物相容性等优点,在航空、航天、海洋工程、生物医学、能源与环保等领域应用前景广阔。基于粉末冶金技术的造孔剂法是目前制备泡沫钛的主流方法,不仅具有操作简单、设备要求低的优点,而且能通过调整造孔剂参数来控制最终制品的结构与性能。本文综述了造孔剂法制备泡沫钛领域的研究现状与进展,通过分析文献、整理数据,讨论了高孔隙率泡沫钛的研究历程和瓶颈问题,指出了泡沫钛孔隙率研究的发展趋势。     

碳酸铵造孔制备Ni_3Al金属间化合物多孔材料

通过在Al粉和Ni粉中加入不同含量的(NH4)2CO3共同混合,进行模压成形和分段反应烧结法制备出大通量、性能优良的Ni3Al金属间化合物多孔材料,系统地研究(NH4)2CO3添加量对多孔Ni3Al的物相、孔隙形貌与尺寸、通量、膨胀性能、开孔隙度及力学性能的影响。采用阿基米德法、泡压法和万能试验机,分别研究多孔Ni3Al材料的开孔隙度、孔径、通量和抗拉强度等性能。研究结果表明:随(NH4)2CO3添加量增加,多孔Ni3Al材料的开孔隙度、平均孔径和通量增大,而力学性能降低,孔形貌向疏松且不规则结构发展。(NH4)2CO3的加入可有效地提高多孔Ni3Al的通量。     

造孔剂含量对SiC/Al复合材料抗弯强度的影响

采用无压熔浸法制备SiC/Al复合材料,并利用颗粒堆积和毛细管力的静力学理论研究造孔剂含量对SiC/Al复合材料抗弯强度的影响.通过扫描电镜对试样的断口形貌进行分析,发现造孔剂含量为20%(质量分数)时,残余孔隙较小,而造孔剂含量为10%和15%时,残余孔隙较大.造孔剂含量对抗弯强度产生影响,随造孔剂含量增加,抗弯强度先增大后减小,造孔剂为20%时,抗弯强度出现最大值343.63 MPa.     

造孔剂对铝基结合剂性能的影响北大核心

本文在以AlSi20为主体的铝基结合剂中,分别添加相同体积分数的石墨、空心玻璃微球作为造孔剂,研究两种造孔剂对铝基结合剂性能的影响。结果表明:相同体积分数的石墨和空心玻璃微球,石墨对铝基结合剂致密度、硬度、抗弯强度的影响比空心玻璃微球更大。石墨、空心玻璃微球分布较均匀,没有出现偏聚的情况,粒径较大的空心玻璃微球出现破裂现象。     

压制压力对多孔TiAl合金孔结构及过滤性能的影响

以Ti、Al混合粉末为原料，通过反应烧结制备TiAl金属间化合物多孔过滤材料，分析压制压力对孔隙率、最大孔径及渗透系数的影响。结果表明：随着压制压力从90MPa增加到375MPa时，总孔隙率呈“急剧减小-平缓减小-平缓减小-平缓减小”的变化趋势，开孔隙率呈“急剧减小-平缓减小-显著增大-急剧减小”的变化趋势，最大孔径呈“急剧减小-减小-减小-减小”变化，而渗透系数呈“急剧减小-平缓减小-平缓增大-急剧减小”的变化。综合考虑压制压力对孔隙率、最大孔径及渗透系数的影响，当压制压力为250MPa时，TiAl合金烧结坯具有较大的开孔隙率、较小的孔径和较大的渗透系数。改变颗粒之间的间隙大小及数量，从而影响反应造孔和孔隙长大，是压制压力影响孔隙率、最大孔径的机制。     

Neural network prediction of mechanical properties of porous NiTi shape memory alloy

Abstract

A multilayer back propagation learning algorithm was used as an artificial neural network tool to predict the mechanical properties of porous NiTi shape memory alloys fabricated by press/sintering of the mixed powders. Effects of green porosity, sintering time and the ratio of the average Ti to Ni particle sizes on properties of the product were investigated. Hardness and tensile strength of the compacts were determined by hardness Rockwell B method and shear punch test. Three-fourths of 36 pairs of experimental data were used for training the network within the toolbox of the MATLAB software. Porosity, sintering time and particle size ratios were defined as the input variables of the model. Ultimate strength and hardness were the outputs of the model. Results indicated that seven neurons in the hidden layer yielded the minimum normal error. The modelling outcomes confirmed the feasibility of the model and its good correlation with the experimental information.     

粉末粒径对Cu-Al多孔材料孔结构的影响

在元素粉末反应制备多孔材料中,原料粉末粒度是影响其多孔结构的主要因素之一。本文通过元素粉末反应合成的方法制备Cu-Al多孔材料,研究原料粉末的粒径对Cu-Al多孔材料孔径、孔隙度、透气度和体积膨胀率等参数的影响。结果表明:Al粉粒径是影响Cu-Al多孔材料最大孔径的主要因素,材料的最大孔径dm与Al粉粒径dp之间严格遵循dm=0.48dp的线性变化规律;Cu粉粒径则对Cu-Al多孔材料最大孔径影响较小。当粉末粒径在48.5μm以上时,粉末粒径的改变对Cu-Al多孔材料的开孔隙度和总孔隙度影响不大。在实验研究范围内,Cu-Al多孔材料的体积膨胀率随粉末粒径的增大而增大;当粉末粒径很小时,Cu-Al多孔材料存在体积收缩的趋势。     

凝胶注模成形多孔Ti-7.5Mo合金的孔隙及力学性能

以振动球磨方式混合Ti-Mo粉体,采用凝胶注模成形制备了多孔Ti-7.5Mo合金制品,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射和力学性能试验分别对其显微结构和力学性能进行了测试和分析,研究了预混液单体质量分数和浆料固相含量对其孔隙性能和力学性能的影响.结果表明,与纯Ti粉末相比,添加质量分数为7.5%的Mo混合粉末浆料的流变特性较好,所得合金由分布均匀的α-Ti基体和β-Ti组成,其孔隙率为39.15%~45.97%,孔径为5~98μm.与凝胶注模多孔纯钛相比,多孔Ti-7.5Mo合金的生物力学性能更加优异,适合作为医用植入材料.     

占位剂K2SO4对NiCu合金多孔膜孔结构的影响

以Ni元素粉末为原料,K₂SO₄粉末为占位剂,将Ni-K₂SO₄混合粉末加入聚乙烯缩丁醛(PVB)乙醇溶液中制成浆料,刮涂在Cu箔上,利用Kirkendall效应,经真空烧结制备多孔NiCu合金膜。研究K₂SO₄含量对NiCu合金多孔膜收缩率、透气度、孔径、宏观和微观形貌的影响。结果表明:随Ni-K₂SO₄混合粉末中的w(K₂SO₄)增加,多孔膜的透气度先增大后减小。当w(K₂SO₄)<40%时,随w(K₂SO₄)增加,膜层的烧结收缩率减小,透气度增大,最大达到2361 m3/(m2·h·kPa),最大孔径在45μm左右变化不大;w(K₂SO₄)大于40%时,多孔膜的透气度下降,孔径明显减小;当w(K₂SO₄)>60%,膜层透气度低于测试仪器下限。适量的K₂SO₄通过在涂覆层中的占位作用阻碍Ni颗粒烧结致密化,提高多孔膜的透气度,但过量的K₂SO₄会在烧结过程中阻断Cu原子向Ni粉层扩散,使Cu箔上难以形成通孔,透气度大幅降低。     

造孔剂法制备多孔镍及其性能

添加氯化钠作为造孔剂,采用粉末冶金方法制备高孔隙率小孔径多孔镍。对多孔镍的孔隙特征、力学性能进行了研究。结果表明：通过调整造孔剂比例、烧结温度及冷却时间工艺参数,可以制备出孔隙率为60.84%～64.92%,平均孔径为0.20～8.80μm,小于20μm孔径占比为92.0%～96.1%,压缩屈服强度为8.9～13.4 MPa的多孔镍;随着烧结后冷却时间的增加,平均孔径减小,压缩强度呈增加趋势。     

镍钛形状记忆合金线坯连续定向凝固温度场的数值模拟

连续定向凝固过程中结晶器的温度分布对固-液界面位置和形状具有重要影响.在建立三维物理模型以及确定材料热物性参数、边界条件与冷却水对流换热系数计算方法的基础上,采用ANSYS有限元软件对不同参数组合条件下镍钛形状记忆合金线坯连续定向凝固的稳态温度场进行了数值模拟.研究结果表明,在所给定的模型及各种参数条件下,镍钛形状记忆合金在结晶器内可以完成凝固过程,且固-液界面呈平直状,具备了进行连续定向凝固制备的基本条件.

     

Effect of the structure of the pore space on the mechanical properties of highly porous materials produced with pore-forming agents

Correlation between the mechanical properties of porous materials obtained with use of a pore-forming agent, and the pore structures has been studied. It was shown that the larger the pores, the higher the bending strength and elastic modulus. The curve of mechanica properties versus porosity is S-shaped. A theoretical equation has been derived for this curve. The region of the bend in the S curve was established to correspond to the phase transition of the metallic claster from a quasi-three-dimensional to a quasi-two-dimensional structure.     

浅析NiTi形状记忆合金的疲劳机理

由于NiTi形状记忆合金具有可逆的热弹性马氏体相变效应等不同与一般金属的特性，使得其疲劳机理也不同于一般的工程材料。为此，本文侧重分析了温度变化对NiTi形状记忆合金疲劳机理的影响和应力诱发马氏体相变等特征相变过程，以及相关的研究方法与主要结果，将为进一步研究其疲劳过程及增韧工艺提供理论参考依据．     

Ni-Cr-Co-W-Mo-Al-Ti合金制备多孔材料的组织与性能研究

用粉末烧结法制备了孔结构为球形中空孔和线型中空孔的镍基多孔高温合金材料.对试样进行显微组织观察和力学性能测试.结果表明:制备的多孔高温合金材料的孔隙分布均匀,孔径大小一致.通过高温烧结,多孔合金骨架处的金属颗粒之间形成了烧结颈,发生了烧结结合.生成孔的孔隙度随造孔剂(尿素)的添加量增加而增加,当造孔剂的质量分数为40%时,可得到孔隙度为81.62%的球形多孔材料.多孔材料具有优良的能量吸收性能,其压缩性能随孔隙度和孔径的增加而下降.