多孔鈦及合金制備與抗壓縮性能的基礎研究.pdf

1、由于高科技技術的迅速發(fā)展，因此，對材料性能、結構等方面的要求也隨著提高，朝著輕質化和其他多種優(yōu)良特性相結合的先進功能材料和結構材料發(fā)展以滿足不同領域對材料的應用需求。通過對多孔鈦制備的工藝參數(shù)和結構進行優(yōu)化，為實現(xiàn)對高性能多孔金屬制備提供理論基礎和依據(jù)。
　　本實驗均在真空度為10-1 Pa，燒結溫度為1250℃，燒結時間為2 h的實驗條件下采用粉末冶金混合元素法制備多孔鈦，通過添加不同含量的FeV80粉末和碳粉以及高能球磨原料預

2、處理對多孔鈦孔隙結構、微觀組織和抗壓性能的影響作了系統(tǒng)的研究。利用Comsol Multiphysics有限元模擬軟件研究了多孔材料孔隙特征（隙率、孔徑大小、孔的形貌）對材料彈性模量的影響，通過與Nielsen模型理論計算比較，來對多孔材料機械性能做評估和預測，其主要結論如下：
　?、侔凑誘i-xC、Ti-xFeV80設計的不同配比通過高能球磨對混合原料進行預處理磨制60min后，經(jīng)激光粒度檢測，細化了粒度，有部分顆粒發(fā)生團聚現(xiàn)象

3、，同時增加了原料表面的粗糙度，經(jīng)物相分析，原料沒有其它新物相的生成。
　?、谕ㄟ^在鈦粉中添加不同含量碳粉以及球磨工藝的加入對材料結構和性能的影響做了考查。結果表明：隨著含碳量的增加，孔隙率呈現(xiàn)出減小的趨勢，當含碳量增加到2.5wt％時，孔隙率急劇增大。添加碳粉后，從XRD檢測結果表明，基體有TiC物相的生成。
　　③通過預處理后的原料而制備多孔鈦材料，燒結坯更為致密化，熔化過程更為明顯，顆粒間結合程度更好。當含碳量達到1.5

4、 wt%、2 wt%時，其應力應變曲線幾乎保持一致，其初始屈服強度分別為339.8 MPa、331.8 MPa，2 wt%比1.5 wt%時其強度略有下降。當含碳量添加到2.5 wt%時，其初始屈服下降到195.1 MPa。當原料未經(jīng)預處理，純鈦燒結制得的多孔鈦時，其初始屈服強度為143 MPa，碳含量添加到1 wt%時，初始屈服強度為182 MPa，碳含量增加到2.5 wt%時，初始屈服強度下降到141 MPa。
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5、在鈦粉中添加不同含量碳粉以及球磨工藝加入對材料結構和性能的影響作了研究，結果表明適量FeV80的添加，對材料孔隙結構起著致密化作用。添加FeV80后對制得的燒結坯做XRD檢測結果表明：基體有TixVy(x+y=1)物相的生成。原料預處理后，純鈦燒結制得的燒結坯，其初始屈服強度為184.7MPa，隨著FeV80含量的增加，當含量增加到12 wt%時，其強度為281.4MPa，增加到16 wt%時，其強度略有下降，為277.3 MPa。而未

6、預處理的原料，當純鈦燒結時，其初始屈服強度為143.6 MPa，當添加8wt%FeV80時，初始屈服強度增加到201.8 MPa，當繼續(xù)添加到12 wt%、16 wt%時，其強度略有降低，分別為194.6 MPa、198.2 MPa。
　?、萃ㄟ^Comsol計算不同孔隙特征對多孔鈦彈性模量的影響，并與Nielsen模型計算結果作了對比。結果表明：當孔隙率從28.3%增加到72.3%時，其彈性模量從30.8 GPa降低到15.9 G

7、Pa。通過模擬結果擬合出了Nielsen模型中n=2.4，Nielsen計算結果結果表明，當孔隙率從28.3%增加到72.3%時，彈性模量從49.1 GPa降到5.02 GPa。表明彈性模量隨著孔隙率的增加而降低。當形狀因子和孔隙率一定（形狀因子p=1，孔隙率v=0.5），孔徑從0.1mm增大到0.5mm時，其有效彈性模量從26.4 GPa降低到25.9 GPa，結果表明孔徑在一定的范圍內，對彈性模量的影響很小。當孔隙率為50%時，形狀