[发明专利]一种TiC颗粒增强Ni复合多孔材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种TiC颗粒增强Ni复合多孔材料及其制备工艺。该复合多孔材料具有海绵状开气孔结构，成分以金属Ni为主，添加TiC颗粒作为增强相，增强相的质量含量为5％～45％，孔径大小和孔隙率可控，具有优良的力学性能和较高的使用温度，可应用于吸能减震、高温过滤、离心滤油等领域。该复合多孔材料通过以下技术方案实现：把一定比例的Ni粉与TiC粉混合配制成浆料，将有机海绵模板浸入浆料中进行浸渍挂浆，干燥后得到生坯，经气氛保护烧结即得到TiC颗粒增强Ni复合多孔材料。

技术领域

本发明涉及多孔材料及其制备方法领域，具体涉及一种TiC颗粒增强Ni复合多孔材料及其制备工艺。

背景技术

金属海绵是一种具有类似海绵结构的多孔金属材料，基体中分布着大量连通型孔洞，具有很大的比表面积。与致密金属材料相比，金属海绵的吸附能力大，透气性好，密度低，化学活性高，可用于过滤器、催化剂支架、多孔电极、能量吸收器、减震缓冲器、电磁屏蔽或兼容元件、热交换器等诸多领域。在许多情况下，金属海绵既具有功能特性又有一定的承载能力，是一种结构-功能一体化的工程材料。

受金属材料自身强度、硬度、耐磨性、耐温性能等限制，金属海绵在耐温、耐压、耐冲蚀等方面存在着明显的不足。从改善金属本身性能的角度考虑，常用的方法是在金属基体中添加陶瓷颗粒增强相，制成金属基复合材料，各种不同成分的陶瓷/金属复合材料已经有了非常广泛的应用。发明专利“一种TiC/TiN/B₄C颗粒增强镍基复合材料及其制备方法”(申请号：CN201910390415.7)公布了一种陶瓷增强镍基复合材料，通过颗粒增强明显提高了材料的硬度和耐磨性。但是目前制备的颗粒增强金属基复合材料都是致密的块体材料，为提高复合材料的力学性能，在制备过程中总是尽量避免产生孔隙等缺陷。而对于金属海绵，孔隙则正是材料的结构特征和应用特点，制备致密复合材料的工艺显然不适用于制备多孔复合材料。

目前制备多孔金属材料的工艺有：离子沉积法、渗流铸造法、熔体发泡法、金属沉积法、纤维烧结法等，但这些方法制备出的多孔材料只含有金属成分，即所得到的是由纯金属或合金构成的多孔材料。例如专利“金属多孔体”(申请号：CN201820339945.X)就公布了一种三维连续网络的多孔金属制备方法。如何在多孔金属材料制备工艺的基础上，开发出工艺简单、成本低廉、性能优良的颗粒增强金属基复合多孔材料的制备新工艺，已成为提高多孔金属性能、扩展其应用领域的必然需求。基于此，本发明公开了一种TiC颗粒增强Ni复合多孔材料及其制备工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种TiC颗粒增强Ni复合多孔材料及其制备工艺，在不改变多孔材料本身结构的情况下，提高多孔材料的力学性能。

本发明采用的技术方案是提供一种TiC颗粒增强Ni复合多孔材料，该复合多孔材料由Ni和TiC构成，为开气孔结构，孔径尺寸为30PPI～90PPI，孔隙率为70％～90％，TiC增强相的质量含量为5％～45％；同时提供了该复合多孔材料的制备工艺，包括以下步骤：

1)将一定比例的Ni粉、TiC粉与溶剂及粘结剂混合配制成浆料；

2)将有机海绵模板浸入浆料中浸渍挂浆，干燥后得到复合多孔材料生坯；

3)将生坯放入炉中进行烧结，得到TiC颗粒增强Ni复合多孔材料。

优选地，步骤1)所述Ni粉、TiC粉的粒径为5μm～200μm，所述溶剂为去离子水或乙醇，所述粘结剂为聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，在粘结剂与溶剂所配置的溶液中，粘结剂质量浓度为1％～8％；所述混合方法为球磨或者磁力搅拌，所述浆料的固相含量为40％～60％。