Ti基多孔材料的制備及基礎(chǔ)應(yīng)用研究.pdf

1、中圖分類號(hào)旦三UDC——博士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q5三三密級(jí)坌玨Ti基多子L材料的制備及基礎(chǔ)應(yīng)用研究Fabricationofporoustitanium—basedmaterialanditsapplication●●●作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：副指導(dǎo)教師：楊軍勝材料科學(xué)與工程多孔材料粉末冶金研究院賀躍輝教授江矗副教授論文答辯日期絲!絲：』：籮答辯委員會(huì)主席臣二；蘭!中南大學(xué)2014年6月Ti基多孑L材料的

2、制備及基礎(chǔ)應(yīng)用研究摘要：本論文的研究目的是結(jié)合工業(yè)應(yīng)用需要，為提高材料的過(guò)濾通量和過(guò)濾精度，分別制備了大通量和梯度孔徑TiAl金屬間化合物多孔材料，并采用多種手段對(duì)TiAI金屬間化合物多孔材料的孔結(jié)構(gòu)性能、力學(xué)性能和抗腐蝕性能進(jìn)行了深入研究。為提高多孔材料的抗腐蝕性能，制備了一種新型的Ti3A1C2金屬陶瓷多孔材料，結(jié)合熱力學(xué)計(jì)算，推測(cè)出Ti、Al、C各元素的反應(yīng)擴(kuò)散途徑。重點(diǎn)考察了Al含量和燒結(jié)溫度對(duì)制備Ti3A1C2金屬陶瓷多孔材料

3、的影響，探討了Ti。A1C。多孔材料反應(yīng)合成的孔隙形成機(jī)制。最后，將TiAI金屬問(wèn)化合物多孔材料成功地應(yīng)用于粗TiCl。原料的固液分離過(guò)程，建立了TiCl。錯(cuò)流過(guò)濾模型。本研究的主要內(nèi)容和獲得的結(jié)論如下：分別以碳酸銨和尿素為造孔劑，制備了大通量TiAl金屬間化合物多孔材料。研究了造孔劑含量對(duì)TiAI金屬間化合物多孔材料孔徑、透氣度、孔隙率及體積膨脹率之間的影響。建立了TiAl金屬問(wèn)化合物多孔材料的孔隙度伎與造孔劑含量W，以及多孔材料的透

4、氣度和孔結(jié)構(gòu)參數(shù)之問(wèn)的關(guān)系式。定量研究了TiAl金屬間化合物多孔材料孔隙率臼與抗拉強(qiáng)度以的關(guān)系，滿足巴爾申方程o“b=Kcro(1一臼)”。以不同粒度的Ti、Al元素混合粉為原料制備了不同孔徑的TiAI金屬問(wèn)化合物多孔材料基體。隨原料顆粒粒度增大，材料孔徑和透氣度亦增大。然后在基體表面噴涂，制備出梯度孔徑TiAl金屬問(wèn)化合物多孔材料，研究了基體孔徑與噴膜粒子粒徑的匹配性，并建立了多孔基體表面孔內(nèi)粉末堆積狀態(tài)模型。以實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算，當(dāng)覆膜粒

5、徑D如z(拒一1)d。(d。為基體最大孔徑)時(shí)，其透氣度下降率為646％，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果透氣度真實(shí)下降率63％較為接近。進(jìn)一步研究了膜層厚度對(duì)TiAl膜孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，測(cè)試了膜層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，結(jié)果顯示可承受8MPa的沖擊力，滿足工業(yè)應(yīng)用要求。以TiH2、A1、石墨為原料制備了Ti3AIC2金屬陶瓷多孔材料，研究了Al含量對(duì)Ti，A1C：多孔材料物相組成及孔結(jié)構(gòu)性能的影響。將TiH2：A】：石墨原料粉末按照原子比為3：rl：2進(jìn)行配比(