凝胶注模制备金属多孔材料的研究

发布时间：2020-05-16 22:08

【摘要】：多孔不锈钢具有良好的散热性、比强度、透气性、高孔隙率,是一种很有前途的新型材料,常见的多孔金属制备方法有铸造方法,粉末冶金法,金属沉积法等。凝胶注模成型是一种快速成型技术,特别适合于制备形状复杂,结构尺寸较大的结构件。本文采用凝胶注模工艺与发泡方法相结合来对多孔不锈钢材料做探索性工艺研究。首先通过制备金属浆料,并将发泡剂加入其中,在凝胶过程中在成型坯体中产生孔洞,后期经过脱脂、微波烧结等工艺,实验多孔不锈钢金属件的快速制造。本文以316L不锈钢合金粉末为实验研究对象,围绕多孔不锈钢成型件的制备环节和烧结工艺两大方面展开研究。(1)为了获得高固相含量且孔隙率适宜的多孔不锈钢坯体:本文首先通过对比不同粉末粒度与粉末形状对浆料固相含量的影响,找出了其中的影响规律,制备出了固相含量高达65%的浆料;实验选用甲基丙烯酸羟乙酯为单体,二乙二醇二丙烯酸酯为交联剂,1,2-丙二醇为溶剂,以这三种物质作为预混液,通过实验对照凝胶体系的不同配比对成型坯体性能的影响,找到了较为合适的比例;结合非水基凝胶体系的特点,选择了碳酸氢铵作为合适该体系的发泡剂;通过对比实验,研究了发泡剂含量对成型坯体的孔隙率以及力学性能的影响,得到的多孔金属坯体抗弯强度大于10MPa;研究了凝胶时的温度控制对孔隙率以及交联反应的影响。(2)将微波加热技术应用于多孔不锈钢坯体的烧结过程。微波处理材料的优点是传热快、体积加热和选择性加热、无环境污染和容易自动控制。本文对316L不锈钢多孔材料的烧结过程进行研究。探讨了烧结温度、保温时间、发泡剂含量对多孔不锈钢表观密度、孔隙率、线收缩率、显微结构、硬度以及力学性能的影响。通过压汞实验,分析了烧结体的孔隙率、平均孔径以及孔径分布。研究结果表明,通过金属粉末的筛选以及浆料的优化配置,可以得到固相含量高达65%且流动性良好的浆料;通过添加发泡剂,可以得到较高孔隙率的多孔不锈钢坯体;利用微波烧结,选择合适的烧结温度以及保温时间,可以得到性能较好的多孔不锈钢烧结体。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF125.1

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本文编号：2667414