[发明专利]一种多孔钛材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种多孔钛材料及其制备方法，对试样进行放电等离子烧结，当温度达到烧结温度后，再进行保压，保压结束后进行卸载，最后随炉冷却至室温，得到多孔钛材料；其中，烧结温度为850～1350℃，烧结压力为5～20kN；所述试样包括球形纯钛粉及若干层纯钛网，球形纯钛粉填充于纯钛网的网格以及纯钛网与纯钛网之间的间隙内。通过本发明的方法制备的多孔钛材料具有一定孔隙率、孔隙分布相对均匀以及力学性能优异的特点。

技术领域

本发明涉及多孔钛材料技术领域，具体涉及一种多孔钛材料及其制备方法。

背景技术

多孔钛是一种新型功能材料，通常具有良好的渗透性、孔隙率、比表面积、减震能力和吸收能力，以及良好的耐腐蚀性和生物相容性，受到了航空航天、石油化工、生物医学、造纸、捕鱼和环保等诸多领域的广泛关注。烧结金属多孔材料是以金属(或合金)粉末以及金属纤维等为原料，通过成型和高温烧结等工艺制备成具有刚性结构的多孔材料。传统烧结金属多孔材料的制备方法包括模压成型烧结、等静压烧结、松装烧结和粉末轧制等，但成型工艺相对复杂，产品的性能还不够理想，且生产效率低。新型的烧结多孔材料制备技术如注射成型(Metal injection molding，MIM)、三维打印成型(Three-dimensionalprinting，3DP)等工艺，产品生产较为便捷效率也相对提高，但成本也相对较高，烧结过程中样品容易受热不均产生热应力，部分生产工艺的完善需要较长时间摸索和完善。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种多孔钛材料及其制备方法，通过本发明的方法制备的多孔钛材料具有一定孔隙率、孔隙分布相对均匀以及力学性能优异的特点。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种多孔钛材料的制备方法，对试样进行放电等离子烧结，当温度达到烧结温度后，再进行保压，保压结束后进行卸载，最后随炉冷却至室温，得到多孔钛材料；

其中，烧结温度为850～1350℃，烧结压力为5～20kN；

所述试样包括球形纯钛粉及若干层纯钛网，球形纯钛粉填充于纯钛网的网格以及纯钛网之间的间隙内。

对试样进行放电等离子烧结时，烧结制度如下：

当烧结温度为0～(T-200)℃时，加热速率为100℃/min；

当烧结温度为(T-200)～(T-100)℃时，加热速率为10℃/min；

当烧结温度为(T-100)～(T-50)℃时，加热速率为5℃/min；

当烧结温度为(T-50)～T℃时，加热速率为2℃/min；

其中，T为烧结温度。

试样的制备过程如下：

步骤1，先在模具底部铺一层球形纯钛粉；

步骤2，模具进行水平振动，使球形纯钛粉均匀铺设；

步骤3，然后将一层纯钛网平铺在球形纯钛粉上；

步骤4，再向模具中添加球形纯钛粉；

步骤5，模具进行水平振动，使球形纯钛粉均匀铺设；

步骤6，重复步骤3～步骤5，直至所有的纯钛网铺设完成。通过水平振动和重力作用加料，有利于加入原料的均匀化和降低人为误差。

所述球形纯钛粉的纯度＞99.81％。

所述球形纯钛粉中，以质量百分数计，C含量为0.006％，H含量为0.002％，O含量为0.08％，Fe含量为0.056％，Si含量为0.017％，Cl含量为0.01％，Al含量小于0.01％，Na含量小于0.005％，N含量小于0.005％，其余为Ti。