CN103290248B - 一种颗粒增强耐磨多孔钛制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种颗粒增强耐磨多孔钛制备方法,它包括以下步骤:S1、将钛粉和耐磨材料颗粒充分混合均匀;S2、向混合粉末中加入造孔剂,并充分混合均匀;S3、压制成型;S4、粉末压坯在加热炉内加热,去除造孔剂,然后再置于真空烧结炉烧结,即可得到颗粒增强耐磨多孔钛材料。本发明的有益效果是:工艺简单,设备要求低,降低了加工成本,操作方便;使得孔隙率及孔大小可控;加入的造孔剂成本低,且能很好控制多孔钛的孔隙;加入的耐磨硬质颗粒具有高熔点、高硬度、良好的抗氧化能力、良好的润滑性以及耐磨损等特性,很好地改善了多孔钛的综合性能;制备的多孔钛孔隙分布均匀、耐磨耐蚀性能好,工艺可控性好、简便、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金成型技术领域,特别是一种颗粒增强耐磨多孔钛制备方法。
背景技术
钛及钛合金具有优良耐蚀性能和生物相容性能等,广泛应用于石化、冶金、医药及环保等行业的过滤、催化、热交换等工艺之中。多孔材料是当前材料界的一种新型的结构与功能材料,在很多领域都得到了应用。多孔钛及其合金融合了钛合金与泡沫金属的特性,能够减轻材料的重量而不削弱其强度,同时还有较高的韧性和耐腐蚀性。因此,多孔钛及其合金具有广阔的应用前景,例如,多孔钛可作为夹层结构、热交换层、触媒金属层和生物植入材料等等。
目前多孔钛的制备方法主要有粉末冶金烧结法、热喷涂法及气体卷入法等。但是,这些方法都存在一些固有的弊端,例如,粉末直接烧结对原料粉末的依赖性很大,孔的尺寸和形状均无法控制;热喷涂法由于其高温特点,需要在真空室中喷涂才可以避免氧化,但真空等离子喷涂设备昂贵,且仍然存在孔隙均匀性等问题;气体卷入技术工艺复杂、成本高,且孔隙率较低。
现有技术主要存在多孔钛的孔隙率、孔大小、孔形状不易控制,尤其是多孔钛作为过滤材料,孔隙中有介质通过时,多孔钛出现耐磨性不足,影响材料的使用寿命。因此,开发一种工艺简单、孔隙可控的颗粒增强耐磨多孔钛制备方法极为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种工艺简单、孔隙率及孔大小可控的颗粒增强耐磨多孔钛制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种颗粒增强耐磨多孔钛制备方法,它包括以下步骤:
S1、将钛粉和添加量为钛粉重量0.2~1%的耐磨材料颗粒充分混合均匀;
S2、向步骤S1得到的混合粉末中加入添加量为混合粉末重量0.1~1%的造孔剂,并充分混合均匀;
S3、将步骤S2得到的混合物在30~80MPa压力下压制成型,得到粉末压坯;
S4、将得到的粉末压坯在加热炉内加热到200~400℃,保温0.5~2h,去除造孔剂,然后再将粉末压坯置于真空烧结炉内在1150~1300℃温度下,烧结2~4h,即可得到颗粒增强耐磨多孔钛材料。
所述的造孔剂的粒径为10~100μm。
所述的造孔剂为碳酸氢氨颗粒或聚苯乙烯颗粒。
所述的耐磨材料颗粒的粒径为2~10μm。
所述的耐磨材料颗粒为Ti(C,N)颗粒、TiN颗粒、TiC颗粒、WC颗粒等硬质颗粒。
所述的钛粉的粒径为45~75μm。
本发明具有以下优点:
本发明工艺简单,设备要求低,降低了加工成本,操作方便。
本发明通过控制加入的造孔剂的多少、造孔剂的粒径的大小,可确定孔隙率及孔大小,使得孔隙率及孔大小可控;加入的造孔剂成本低,且能很好控制多孔钛的孔隙,充分利用了钛本身优良的耐蚀性能,加入的耐磨硬质颗粒具有高熔点、高硬度、良好的抗氧化能力、良好的润滑性以及耐磨损等特性,很好地改善了多孔钛的综合性能。该方法制备的多孔钛孔隙分布均匀、可控性好、工艺简便、成本低、耐磨耐蚀性能好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述,本发明的保护范围不局限于以下所述:
一种颗粒增强耐磨多孔钛制备方法,它包括以下步骤:
S1、将钛粉和添加量为钛粉重量0.2~1%的耐磨材料颗粒充分混合均匀;
S2、向步骤S1得到的混合粉末中加入添加量为混合粉末重量0.1~1%的造孔剂,并充分混合均匀;物料混合可在混料机中进行;
S3、将步骤S2得到的混合物在30~80MPa压力下压制成型,得到粉末压坯;
S4、将得到的粉末压坯在加热炉内加热到200~400℃,保温0.5~2h,去除造孔剂,然后再将粉末压坯置于真空烧结炉内在1150~1300℃温度下,烧结2~4h,即可得到颗粒增强耐磨多孔钛材料。
所述的造孔剂的粒径为10~100μm,所述的造孔剂为碳酸氢氨颗粒或聚苯乙烯颗粒,此类造孔剂成本低,并且能很好地控制多孔钛的孔隙。
所述的耐磨材料颗粒的粒径为2~10μm,所述的耐磨材料颗粒为Ti(C,N)颗粒、TiN颗粒、TiC颗粒、WC颗粒等硬质颗粒。加入的耐磨硬质颗粒具有高熔点、高硬度、良好的抗氧化能力、良好的润滑性以及耐磨损等特性,很好地改善了多孔钛的综合性能。
所述的钛粉的粒径为45~75μm。
去除造孔剂的过程即为造孔剂的分解过程,选用的造孔剂的分解温度在200~400℃,因此在这个温度范围内对粉末压坯进行加热,去除造孔剂。
实施例1:
一种颗粒增强耐磨多孔钛制备方法,它包括以下步骤:
S1、将粒径为75μm纯钛粉和添加量为纯钛粉重量0.2%的耐磨材料颗粒充分混合均匀,耐磨材料颗粒为粒径为2~10μm的Ti(C,N)粉末;
S2、向步骤S1得到的混合粉末中加入添加量为混合粉末重量0.1~1%的造孔剂,造孔剂为粒径为50μm的碳酸氢氨颗粒,并充分混合均匀;物料混合可在混料机中进行;
S3、将步骤S2得到的混合物在80MPa压力下压制成型,得到粉末压坯;
S4、将得到的粉末压坯在加热炉内加热到200℃,保温1h,去除造孔剂颗粒,然后再将粉末压坯置于真空烧结炉内在1300℃温度下,烧结2h,即可得到颗粒增强耐磨多孔钛材料。多孔钛金属基体硬度可达HRC30~40,从而提高多孔钛的耐磨性,并同时发挥钛的优良耐蚀性能。
实施例2:
一种颗粒增强耐磨多孔钛制备方法,它包括以下步骤:
S1、将粒径为45μm纯钛粉和添加量为纯钛粉重量0.2%的耐磨材料颗粒充分混合均匀,耐磨材料颗粒为粒径为2~10μm的Ti(C,N)粉末;
S2、向步骤S1得到的混合粉末中加入添加量为混合粉末重量0.1~1%的造孔剂,造孔剂为粒径为10μm的聚苯乙烯泡沫颗粒,并充分混合均匀;物料混合可在混料机中进行;
S3、将步骤S2得到的混合物在30MPa压力下压制成型,得到粉末压坯;
S4、将得到的粉末压坯在加热炉内加热到400℃,保温0.5h,去除造孔剂颗粒,然后再将粉末压坯置于真空烧结炉内在1250℃温度下,烧结3h,即可得到颗粒增强耐磨多孔钛材料。多孔钛金属基体硬度可达HRC30~40,从而提高多孔钛的耐磨性,并同时发挥钛的优良耐蚀性能。
实施例3:
一种颗粒增强耐磨多孔钛制备方法,它包括以下步骤:
S1、将粒径为53μm纯钛粉和添加量为纯钛粉重量0.2%的耐磨材料颗粒充分混合均匀,耐磨材料颗粒为粒径为2~10μm的TiN颗粒;
S2、向步骤S1得到的混合粉末中加入添加量为混合粉末重量0.1~1%的造孔剂,造孔剂为粒径为100μm的聚苯乙烯泡沫颗粒,并充分混合均匀;物料混合可在混料机中进行;
S3、将步骤S2得到的混合物在40MPa压力下压制成型,得到粉末压坯;
S4、将得到的粉末压坯在加热炉内加热到400℃,保温0.5h,去除造孔剂颗粒,然后再将粉末压坯置于真空烧结炉内在1150℃温度下,烧结4h,即可得到颗粒增强耐磨多孔钛材料。多孔钛金属基体硬度可达HRC30~40,从而提高多孔钛的耐磨性,并同时发挥钛的优良耐蚀性能。
实施例4:
一种颗粒增强耐磨多孔钛制备方法,它包括以下步骤:
S1、将粒径为53μm纯钛粉和添加量为纯钛粉重量0.5%的耐磨材料颗粒充分混合均匀,耐磨材料颗粒为粒径为2~10μm的WC粉末;
S2、向步骤S1得到的混合粉末中加入添加量为混合粉末重量0.1~1%的造孔剂,造孔剂为粒径为100μm的碳酸氢氨颗粒,并充分混合均匀;物料混合可在混料机中进行;
S3、将步骤S2得到的混合物在50MPa压力下压制成型,得到粉末压坯;
S4、将得到的粉末压坯在加热炉内加热到200℃,保温2h,去除造孔剂颗粒,然后再将粉末压坯置于真空烧结炉内在1250℃温度下,烧结3h,即可得到颗粒增强耐磨多孔钛材料。
实施例5:
一种颗粒增强耐磨多孔钛制备方法,它包括以下步骤:
S1、将粒径为53μm纯钛粉和添加量为纯钛粉重量1%的耐磨材料颗粒充分混合均匀,耐磨材料颗粒为粒径为2~10μm的TiC粉末;
S2、向步骤S1得到的混合粉末中加入添加量为混合粉末重量0.1~1%的造孔剂,造孔剂为粒径为100μm的碳酸氢氨颗粒,并充分混合均匀;物料混合可在混料机中进行;
S3、将步骤S2得到的混合物在70MPa压力下压制成型,得到粉末压坯;
S4、将得到的粉末压坯在加热炉内加热到300℃,保温0.5h,去除造孔剂颗粒,然后再将粉末压坯置于真空烧结炉内在1150℃温度下,烧结4h,即可得到颗粒增强耐磨多孔钛材料。多孔钛金属基体硬度可达HRC30~40,从而提高多孔钛的耐磨性,并同时发挥钛的优良耐蚀性能。
Claims (1)
1.一种颗粒增强耐磨多孔钛制备方法,它包括以下步骤:
S1、将钛粉和耐磨材料颗粒充分混合均匀;
S2、向步骤S1得到的混合粉末中加入造孔剂,并充分混合均匀;
S3、将步骤S2得到的混合物压制成型,得到粉末压坯;
S4、将得到的粉末压坯在加热炉内加热去除造孔剂,然后再将粉末压坯置于真空烧结炉内烧结,即可得到颗粒增强耐磨多孔钛材料;
其特征在于:
(1)步骤S1中所述耐磨材料颗粒的添加量为钛粉重量的0.2~1%,钛粉的粒径为45~75μm,所述的耐磨材料颗粒为Ti(C,N)颗粒、TiN颗粒、TiC颗粒或WC颗粒,颗粒的粒径为2~10μm;
(2)步骤S2中所述的造孔剂为碳酸氢铵颗粒或聚苯乙烯颗粒,粒径为10~100μm,造孔剂的添加量为混合粉末重量0.1~1%;
(3)步骤S3中所述的混合物在30~80MPa压力下压制成型,得到粉末压坯;
(4)步骤S4的具体操作步骤为:将得到的粉末压坯在加热炉内加热到200~400℃,保温0.5~2h,去除造孔剂,然后再将粉末压坯置于真空烧结炉内在1150~1300℃温度下,烧结2~4h。
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