放电等离子烧结多孔钛微观组织及力学性能研究
发布时间：2022-02-16 15:50
以纯钛作为氚氘热核聚变反应能的贮存元件,氚衰变产生的氦会在晶界处聚集,当其浓度超过临界阈值时会导致材料失效。通过细化晶粒、引入孔隙等手段增加材料内部界面数量有望提高材料的储氚固氦性能。目前多孔钛合金主要由金属粉末烧结而成,但传统工艺一般获得的多孔钛存在晶粒粗大、晶界少、力学性能一般等不足。采用放电等离子烧结技术可以制备晶粒细小、力学性能优异的钛合金。本实验采用等离子旋转电极法制备的45180μm、75110μm、110150μm、150180μm四种粒度粉末为原料,通过控制烧结压力、烧结温度,制备了孔隙率为1.05%16.14%的多孔钛样品,研究不同烧结参数下多孔样品孔隙率、孔结构、显微组织、压缩性能及显微硬度变化规律,研究结果如下:800℃下样品以等轴α晶粒和片状及针状α为主,孔隙较多,但孔径粗大且形状多不规则;850℃下样品以片层状α为主,样品烧结颈结合良好,孔隙分布均匀,孔隙形状多为球形和近球形且分布较为规则;900℃下样品中仅存极少量的细小孔隙,趋于完全的致密化;烧结压...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同工艺技术制备金属多孔材料SEM照片
图 1.2 SPS 系统原理图[32]Fig.1.2. Schematic illustration of SPS system 30 年代国外即有学者提出关于 SPS 技术的制备原理开始得到实质性的应用。自 1988 年第一台 SPS 设备始不断在新材料制备领域推广传播。90 年代末期，S不断推陈出新，SPS 设备可提供的烧结压力和电流，随着 SPS 新材料制备和研究工作的不断展开，SPS术，已得到国内外学者及科研工作者的广泛认可[33]。用领域快，烧结时间短等特点，低温下 SPS 技术可以有效细晶材料中显现出特有的优势。李翔等[9]在研究应韧性的影响时，利用 SPS 技术制备出纳米氧化锆(
西安建筑科技大学硕士学位论文韩少维等[44]利用 SPS 技术制备二硼化钛多孔陶瓷(烧结温度为 1400 ℃，率为 30 ℃/min，保温时间为 5 min)，压力控制为在 0~10 MPa，随着压力的升结体抗弯强度不断提高，但孔隙率和开孔率呈现出不同程度的降低。烧结力对试样致密化的本征作用是为烧结提供驱动力，如式(1-2)所示，可以看力的增加致密化速率增加，即压力增加致密化时间及烧结周期缩短。xPgxBgρdρ ()(1)中，ρ为烧结体致密度；B 为与扩散系数和烧结温度相关系数；g 为重力加速粉末表面能；x 为粉末粒径；t 为烧结时间；P 为压力。图 1.3 为利用 SPS备不同材料 SEM 照片。(a)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]PREP法制备Ti-60Ta合金粉末及其性能[J]. 赵少阳,殷京瓯,沈垒,葛渊,陈刚. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[2]3D打印技术在骨科医疗植入物方面的应用及其对民用飞机结构件适航认证的启示[J]. 丁红瑜,黄洁,马超,王磊,孙中刚,孙小峰,初铭强. 材料导报. 2017(S1)
[3]Ni-Cr-Fe多孔材料的制备及抗氧化性能[J]. 肖逸锋,刘艳,汤智,吴靓,许艳飞,钱锦文,贺跃辉. 中国有色金属学报. 2017(02)
[4]钛金属制备方法的研究进展[J]. 霍东兴,梁精龙,李慧,谢珊珊,杨宇. 铸造技术. 2017(01)
[5]金属增材制造技术及其专用材料研究进展[J]. 杨全占,魏彦鹏,高鹏,成京昌,时坚,于波. 材料导报. 2016(S1)
[6]球形TC4粉末的气雾化制备、表征及间隙元素控制[J]. 赵少阳,陈刚,谈萍,王建,刘晓青. 中国有色金属学报. 2016(05)
[7]生物医用多孔钛及钛合金激光快速成形研究进展[J]. 颉芳霞,何雪明,吕彦明,武美萍,何新波,曲选辉. 材料导报. 2016(07)
[8]添加升华性造孔剂的放电等离子法制备多孔铝块体材料[J]. 冯威,孔清泉,朱晓东,孙艳,张永强. 粉末冶金工业. 2016(02)
[9]放电等离子烧结法制备多孔铝材料[J]. 冯威,朱晓东,孔清泉,孙艳,付朝坤. 宇航材料工艺. 2015(03)
[10]应用于果汁工业中的不对称不锈钢过滤膜研究(英文)[J]. 汪强兵,汤慧萍,奚正平,杨保军,葛渊. 稀有金属材料与工程. 2015(03)
博士论文
[1]熔盐电解法制备钛及钛铝合金[D]. 闫蓓蕾.哈尔滨工程大学 2016
[2]Ti基多孔材料的制备及基础应用研究[D]. 杨军胜.中南大学 2014
[3]放电等离子烧结制备钛铝基合金及致密化机理研究[D]. 杨鑫.中南大学 2012
[4]镁合金轧制变形及边裂机制研究[D]. 戴庆伟.重庆大学 2011
[5]多孔钛的微观结构与性能研究[D]. 李伯琼.大连交通大学 2011
硕士论文
[1]多孔钛制备方法及结构性能影响因素研究[D]. 张力.西南交通大学 2013
[2]锂离子电池集流体用多孔铜箔的制备与研究[D]. 谭凯.清华大学 2009
本文编号：3628238
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同工艺技术制备金属多孔材料SEM照片
图 1.2 SPS 系统原理图[32]Fig.1.2. Schematic illustration of SPS system 30 年代国外即有学者提出关于 SPS 技术的制备原理开始得到实质性的应用。自 1988 年第一台 SPS 设备始不断在新材料制备领域推广传播。90 年代末期，S不断推陈出新，SPS 设备可提供的烧结压力和电流，随着 SPS 新材料制备和研究工作的不断展开，SPS术，已得到国内外学者及科研工作者的广泛认可[33]。用领域快，烧结时间短等特点，低温下 SPS 技术可以有效细晶材料中显现出特有的优势。李翔等[9]在研究应韧性的影响时，利用 SPS 技术制备出纳米氧化锆(
西安建筑科技大学硕士学位论文韩少维等[44]利用 SPS 技术制备二硼化钛多孔陶瓷(烧结温度为 1400 ℃，率为 30 ℃/min，保温时间为 5 min)，压力控制为在 0~10 MPa，随着压力的升结体抗弯强度不断提高，但孔隙率和开孔率呈现出不同程度的降低。烧结力对试样致密化的本征作用是为烧结提供驱动力，如式(1-2)所示，可以看力的增加致密化速率增加，即压力增加致密化时间及烧结周期缩短。xPgxBgρdρ ()(1)中，ρ为烧结体致密度；B 为与扩散系数和烧结温度相关系数；g 为重力加速粉末表面能；x 为粉末粒径；t 为烧结时间；P 为压力。图 1.3 为利用 SPS备不同材料 SEM 照片。(a)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]PREP法制备Ti-60Ta合金粉末及其性能[J]. 赵少阳,殷京瓯,沈垒,葛渊,陈刚. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[2]3D打印技术在骨科医疗植入物方面的应用及其对民用飞机结构件适航认证的启示[J]. 丁红瑜,黄洁,马超,王磊,孙中刚,孙小峰,初铭强. 材料导报. 2017(S1)
[3]Ni-Cr-Fe多孔材料的制备及抗氧化性能[J]. 肖逸锋,刘艳,汤智,吴靓,许艳飞,钱锦文,贺跃辉. 中国有色金属学报. 2017(02)
[4]钛金属制备方法的研究进展[J]. 霍东兴,梁精龙,李慧,谢珊珊,杨宇. 铸造技术. 2017(01)
[5]金属增材制造技术及其专用材料研究进展[J]. 杨全占,魏彦鹏,高鹏,成京昌,时坚,于波. 材料导报. 2016(S1)
[6]球形TC4粉末的气雾化制备、表征及间隙元素控制[J]. 赵少阳,陈刚,谈萍,王建,刘晓青. 中国有色金属学报. 2016(05)
[7]生物医用多孔钛及钛合金激光快速成形研究进展[J]. 颉芳霞,何雪明,吕彦明,武美萍,何新波,曲选辉. 材料导报. 2016(07)
[8]添加升华性造孔剂的放电等离子法制备多孔铝块体材料[J]. 冯威,孔清泉,朱晓东,孙艳,张永强. 粉末冶金工业. 2016(02)
[9]放电等离子烧结法制备多孔铝材料[J]. 冯威,朱晓东,孔清泉,孙艳,付朝坤. 宇航材料工艺. 2015(03)
[10]应用于果汁工业中的不对称不锈钢过滤膜研究(英文)[J]. 汪强兵,汤慧萍,奚正平,杨保军,葛渊. 稀有金属材料与工程. 2015(03)
博士论文
[1]熔盐电解法制备钛及钛铝合金[D]. 闫蓓蕾.哈尔滨工程大学 2016
[2]Ti基多孔材料的制备及基础应用研究[D]. 杨军胜.中南大学 2014
[3]放电等离子烧结制备钛铝基合金及致密化机理研究[D]. 杨鑫.中南大学 2012
[4]镁合金轧制变形及边裂机制研究[D]. 戴庆伟.重庆大学 2011
[5]多孔钛的微观结构与性能研究[D]. 李伯琼.大连交通大学 2011
硕士论文
[1]多孔钛制备方法及结构性能影响因素研究[D]. 张力.西南交通大学 2013
[2]锂离子电池集流体用多孔铜箔的制备与研究[D]. 谭凯.清华大学 2009
本文编号：3628238
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