[发明专利]多孔合金骨架表面制备伽马三氧化二铝纳米多孔层的方法

说明书

一种在多孔合金骨架表面制备γ‑Al₂O₃纳米多孔层的方法，属于材料制备工艺技术领域。本发明的目的在于提供一种新的纳米多孔制备方法，在高Nb‑TiAl多孔合金骨架表面生成纳米多孔层，节省成本，降低能耗，减少污染。方法：一、制备Ti‑(40‑50)Al‑(5‑10)Nb多孔合金材料；二、配制KOH溶液；三、将多孔合金浸泡在KOH溶液中；四、取出材料真空干燥。本发明制备的纳米多孔层厚度200nm，孔径60±10nm，增加了多孔合金材料的比表面积，增强了过滤、吸附性和耐腐蚀性能，对高Nb‑TiAl多孔合金的实际应用具有重要的意义。

所属技术领域

本发明涉及一种在多孔合金骨架表面制备γ-Al₂O₃纳米多孔层的方法，属于材料制备工艺技术领域。

背景技术

高Nb-TiAl多孔合金结合了高Nb-TiAl合金的耐高温、高比强度、抗氧化、抗酸碱腐蚀的优点，同时多孔的结构增加该材料应用于过滤、吸附、催化载体等领域的可能性。目前采用粉末冶金法制备高Nb-TiAl多孔合金的技术较为成熟。

目前对于纳米多孔的制备方法主要有溶胶凝胶法、电化学腐蚀法、化学合成法等，制备的纳米多孔材料主要为有机高分子材料，金属氧化物材料等，在Ti-Al合金上制备纳米多孔结构还没有相关报道。杨帆等人在Materials Letters上发表的文章《Innovativefabrication of Ti-48Al-6Nb porous coating by cold gas spraying and reactivesintering》(Materials Letters,2012,76:190-193)通过冷喷涂的方法在高Nb-TiAl多孔合金表面制备了孔径为1.8μm的多孔层已经是最接近纳米尺寸的研究报道了，因此在高Nb-TiAl多孔合金骨架表面制备纳米多孔层具有重要创新意义。

另外，目前对于纳米多孔的制备方法具有能耗高，工艺复杂，设备要求高，污染环境等问题，本发明采用在室温下通过KOH溶液浸泡制备纳米多孔层，制备工艺简单，节约能源，设备要求低，腐蚀后的盐溶液对环境危害小。基于以上优点，该发明具有重要的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的纳米多孔制备方法，在高Nb-TiAl多孔合金骨架表面生成纳米多孔层，节省成本，降低能耗，减少污染。

本发明通过KOH溶液的浸泡，利用高Nb-TiAl多孔合金骨架的结构特点，在成分为Ti-(40-50)Al-(5-10)Nb(at％)多孔合金骨架表面生成γ-Al₂O₃纳米多孔层，具体步骤如下：

一、制备Ti-(40-50)Al-(5-10)Nb多孔合金：称取Ti粉、Al粉、Nb粉放入SFM-11实验室小型V型混料机，混合均匀得到混合粉末；称取混合粉末在压片机下压制成圆饼状压坯，在真空钽烧结炉中烧结得到Ti-(40-50)Al-(5-10)Nb多孔合金材料。

步骤一中所述的Ti粉、Al粉、Nb粉纯度为99.9％，粒度为100-300目，成分按照Ti-(40-50)Al-(5-10)Nb(at％)称量；所述的混料条件是20rpm转速下混合12-24小时；所述的压坯是在200MPa压力下压制成型的；所述的真空钽烧结炉真空度达到10^-3Pa以上。

二、配制碱性溶液：所述的碱性溶液为KOH、氨水、小苏打。以KOH溶液为例，量取0.28-0.56g的纯度为95％以上的KOH颗粒，放入烧杯中，加入100ml去离子水，用玻璃棒充分搅拌溶解，静置，得到KOH溶液。

三、将制备的Ti-(40-50)Al-(5-10)Nb多孔合金材料放入配制好的KOH溶液中，浸泡。

步骤三中浸泡的时间为5-10小时。