[发明专利]一种多孔钒铬钛材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，尤其涉及一种多孔钒铬钛材料的制备方法。

背景技术

20世纪60年代，特别是在80年代以来，国内外材料工作者在金属多孔材料方面做了大量的研究工作。研究发现，金属多孔材料除了具有金属材料的可焊性等基本的金属属性之外，由于大量的内部孔隙金属多孔材料表现出诸多优异的特性，如质量轻、比表面积大、能量吸收性好、导热率低(闭孔体)、换热散热能力高(通孔体)、吸声性好(通孔体)、渗透性优(通孔体)、电磁波吸收性好(通孔体)、阻焰、耐热耐火、抗热震、气敏、能再生、加工性好等，可实现过滤、分离、节流、催化反应、隔音、隔热、抗震、吸附等多种功能，广泛应用于化工、冶金及环境保护等各个领域。

随着应用领域的拓宽和应用环境要求的提高，出现了钛、不锈钢等抗腐蚀、耐高温的粉末冶金多孔材料和特殊用途的多孔钨、锆及难熔金属化合物多孔材料。其中，V-Cr-Ti合金具有优良的低活化特性、高温强度、耐液态金属腐蚀、抗中子辐射等性能，这些优点使它已成为理想的聚变反应堆候选结构材料。多孔V-Cr-Ti合金是一种兼具功能和结构双重属性优点的新型工程材料，可用于工业废水处理、过滤和分离、汽车尾气处理、催化剂载体、核工业等许多领域。现有技术在制作多孔V-Cr-Ti合金时工艺较为复杂，比如采用3D打印技术，该方法效率低、成本高，不适合量产，因此，有必要研究一种新的制备方法。

发明内容

为克服现有多孔V-Cr-Ti合金制备工艺复杂，量产低等不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种工艺简单、成本低、可量产的多孔钒铬钛材料制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多孔钒铬钛材料的制备方法，包括以下步骤：

a、混料，将金属钛粉、铬粉、金属钒粉和造孔剂放入球磨罐中进行混粉得到混合粉末，在混合粉末中金属粉的质量百分比为70％～50％左右，造孔剂的质量百分比为30％～50％左右；

b、冷压成型，将上步中得到的混合粉末装入磨具中，在100～150MPa的单向压力下进行冷压成型，退模后得到压坯；

c、真空烧结，将上述压坯放入装料罐中，盖上盖子，抽真空，使真空达到10^-3Pa后开始烧结，烧结温度为900～1200℃，保温时间1～3h，最后得到所需多孔钒铬钛材料。

进一步的是，所述造孔剂为粒度为80～100μm的碳酸氢铵颗粒。

进一步的是，在进行冷压成型前还需往混料中加入粘接剂。

进一步的是，所述粘接剂为PVA。

本发明的有益效果是：本发明采用粉末冶金原理，将金属钛粉、铬粉、金属钒粉和造孔剂混匀后制成原材料，然后通过冷压成型和真空烧结得到所需多孔孔钒铬钛材料，该制备方法生产工艺简单、成本低，能够控制制品的孔隙度和孔径并且能够得到组织结构均匀的多孔材料。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

一种多孔钒铬钛材料的制备方法，包括以下步骤：

a、混料，将金属钛粉、铬粉、金属钒粉和造孔剂放入球磨罐中进行混粉得到混合粉末，在混合粉末中金属粉的质量百分比为70％～50％左右，造孔剂的质量百分比为30％～50％左右；

b、冷压成型，将上步中得到的混合粉末装入磨具中，在100～150MPa的单向压力下进行冷压成型，退模后得到压坯；

c、真空烧结，将上述压坯放入装料罐中，盖上盖子，抽真空，使真空达到10^-3Pa后开始烧结，烧结温度为900～1200℃，保温时间1～3h，最后得到所需多孔钒铬钛材料。

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。该技术在陶瓷生产领域应用较多，但在多孔金属材料的制备上却几乎没有先例。本发明的发明人在经过长期试验总结后得出上述制备方法，该方法的关键点在于设置了合理的质量配比，以及成型压力、真空度和烧结温度等参数的精确配置，采用该方法所制备的多孔钒铬钛材料具有结构稳定、低活化特性、耐高温、耐腐蚀等优点。

所述造孔剂为粒度为80～100μm的碳酸氢铵颗粒。最优方案是采用约100μm的碳酸氢铵，以便使成型后的多孔钒铬钛材料孔洞均匀，且结构稳定。之所以采用碳酸氢铵作为造孔剂，是因为碳酸氢铵加入材料后，在进行加热时会放出二氧化碳与氨气，从材料中溢出，从而产生孔洞结构，并且不会与材料产生任何反应。