[发明专利]一种撒粉装置及二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料的制备方法

权利要求书

1.一种撒粉装置，撒粉装置由电动搅拌器(1)和模具(2)组成，其特征在于电动搅拌器(1)由搅拌棒(1-1)、搅拌叶(1-2)和电机(1-3)组成，搅拌棒(1-1)的上端与电机(1-3)固定连接，搅拌棒(1-1)上每间隔10～20mm并垂直于搅拌棒(1-1)焊接一个搅拌叶(1-2)，且相邻两个搅拌叶(1-2)之间的夹角为120度；模具(2)由模具筒(2-1)和模具底座(2-2)组成，模具筒(2-1)插在模具底座(2-2)上，且模具筒(2-1)与模具底座(2-2)之间是完全密封的，电动搅拌器(1)的搅拌棒(1-1)伸入模具筒(2-1)中，搅拌棒(1-1)的底端位于模具筒(2-1)下部。

2.根据权利要求1所述一种撒粉装置，其特征在于搅拌叶(1-2)外边缘距离模具筒(2-1)内壁的距离为1mm。

3.应用权利要求1制备的撒粉装置制备二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料的方法，其特征在于二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料的制备方法是按以下步骤完成的：

一、粉末叠层铺设过程：①分别称量纯度≥99.9％的钛粉和纯度≥99.9％的镍粉均匀混合即得到一份钛-镍混合物，共称取30～50份，且每一份钛-镍混合物之间的质量比为1∶(0.9999～1.0001)；②取其中一份钛-镍混合物从撒粉装置顶部撒入盛有丙酮的模具筒(2-1)中，并同时开动电动搅拌器(1)进行搅拌，采取顺时针和逆时针方向交替旋转的方式搅拌，且每隔1～5s顺时针方向旋转与逆时针方向旋转交换一次，搅拌速度为1～5r/s，搅拌总时间为30～60s，搅拌完成后停止静置1～3min；③重复操作步骤一②，直到将所有份数的钛-镍混合物全部均匀撒入并沉降到模具(2)底部，静置1～15min；④然后将丙酮用吸管移出模具筒(2-1)，再将带有钛-镍混合物的模具(2)静置12～36h，最后置于温度60～90℃的干燥箱中，将带有钛-镍混合物的模具(2)烘干至恒重为止；步骤一①中所述的每一份钛-镍混合物中钛与镍的原子比为1∶(1～1.05)，且30～50份钛-镍混合物的总体积不能超过模具(2)容积的1/20；步骤一②中所述的丙酮与步骤一①中所述30～50份钛-镍混合物的总体积比为(17～19)∶1；

二、双向冷压成形过程：①从模具筒(2-1)上端放入直径与模具筒(2-1)内径相同的金属压杆，并在金属压杆上以(1.7～5.0)×10⁴N/s的加压速度施加压力，金属压杆上的压力从零加压至(3.4～5.0)×10⁵N，并在(3.4～5.0)×10⁵N的压力下保持15～30min，压力的施加方向与模具筒(2-1)立直方向保持一致；②将步骤二①的施加压力撤除，并拆除模具底座(2-2)，采用直径与模具筒(2-1)内径相同的垫块放置模具筒(2-1)下端，且保证与模具筒(2-1)内壁完全契合，然后在金属压杆上以(1.7～5.0)×10⁴N/s的加压速度施加压力，金属压杆上的压力从零加压至(3.4～5.0)×10⁵N，并在(3.4～5.0)×10⁵N的压力下保持1～3h，即完成二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料的胚体的制备；③将步骤二②的施加压力撤除，并去掉模具筒(2-1)内下面的垫块，然后将模具(2)旋转180度垂直放置，在模具筒(2-1)上面对正放置退模套筒，并将退模套筒固定，最后以8～12mm/min的速度将二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料的胚体退入退模套筒中；步骤二③中所述的退模套筒的外径与模具筒(2-1)的外径相同，退模套筒的内径比模具筒(2-1)内径大2mm，退模套筒的高度为模具筒(2-1)高度的1/10；

三、冷等静压成形过程：将步骤二制备的二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料坯体放入隔油、可伸缩的筒形管中，然后将隔油、可伸缩的筒形管开口密封，并将隔油、可伸缩的筒形管内部抽至真空，使隔油、可伸缩的筒形管紧密贴紧坯体上，然后放置12～24h，在放置12～24h时间内如发现漏气现象必须重新密封，且继续放置12～24h观察漏气情况，至不出现漏气现象为止，然后将密封好的坯体放入冷等静压机中，以20～40MPa/min的加压速率将冷等静压机内部的压力从常压加压至150～250MPa，并在150～250MPa下保持1.5～5min，最后以70～90MPa/min的卸压速率将冷等静压机内部卸至常压，即得到二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料的粗坯；

四、干燥处理：将步骤三制备的二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料粗坯从隔油、可伸缩的筒形管中取出，然后将二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料的粗坯放在鼓风干燥箱中，在120～150℃下烘干10～15h；

五、真空炉烧结：将步骤四干燥后的二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料粗坯整体放入内径比粗坯直径大2～5mm、高度为粗坯高度5～10倍的刚玉坩埚中，然后在干燥后的二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料粗坯上整块放入直径与刚玉坩埚内径相同的耐火砖，并在耐火砖上表面撒一层纯度≥99.9％的钛粉，在坩埚口塞入耐火砖块制作的盖子，保证坩埚内部密封，并将耐火砖块制作的盖子与刚玉坩埚固定，最后放入真空烧结炉中，以10℃/min的升温速率将真空烧结炉内部温度从室温升温至980℃，并在980℃下烧结4～6h，再以10℃/min的升温速率将真空烧结炉内部温度从980℃升温至1020℃，并在1020℃下烧结2～4h，在烧结过程中炉内真空度保持在1.2～5.0×10^-2Pa，烧结完成后随炉冷却至室温，即得到二维连通孔隙结构镍钛泡沫材料。