造孔剂大小对泡沫钛孔隙结构的影响_肖健_邱贵宝_廖益龙_白晨光_张静

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1、第44卷第10期稀有金属材料与工程Vol.44,No.102015年10月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGOctober2015造孔剂大小对泡沫钛孔隙结构的影响肖健，邱贵宝，廖益龙，白晨光，张静(重庆大学，重庆400044)摘要：采用3种颗粒大小的尿素作为造孔剂，在造孔剂含量相等的条件下进行了泡沫钛的制备，考察了造孔剂大小对泡沫钛结构和力学性能的影响，讨论了造孔剂大小对烧结泡沫孔隙率的影响。添加粒度更小的造孔剂颗粒，有利于提高生压坯的致密度。小颗粒造孔剂制备的泡沫钛的孔径更小，孔棱的结构和厚度分别更加致密和均匀。改变造孔剂的颗粒大小，泡沫钛应力-应变曲线的弹

2、性部分变化不大，坍塌平台有明显的变化。结果表明，泡沫钛的相对密度和杨氏模量随着造孔剂粒径的减小而微弱的增大，而抗压强度则明显的增大。分析表明，泡沫钛的宏观大孔在烧结过程的体积收缩量随着造孔剂粒径的减小而减小。关键词：泡沫钛；造孔剂大小；尿素；结构；力学性能+中图法分类号：TG146.23文献标识码：A文章编号：1002-185X(2015)10-2583-06在刚刚过去的十多年里，泡沫钛作为一种结构与材料，孔径大小对泡沫钛来说至关重要。因为，以上功能一体化的新型功能材料引起了全世界范围内的研这些功能属性严重依赖于泡沫材料的孔径大小。由造究兴趣。它具有普通泡沫金属的性质，如轻质、渗透孔剂技术

3、制备的泡沫钛的孔径大小又是通过调整造孔[1-9]性、吸收能量、吸声、隔声、隔热、阻尼减振等。剂大小来实现的。在大多数情况下，泡沫材料不仅需得益于金属钛出众的性质，它还具有出色的力学性能、要满足功能属性的要求，它还需要承受一定的载荷。[10]优异的耐腐蚀性以及优良的生物相容性等优点。相而且，某些特定的应用对于力学性能也是有严格限制对于其他泡沫金属，泡沫钛在航天航空、船舶、生物的，例如骨组织替代材料。在前人采用尿素颗粒作为医学以及复杂恶劣环境下的使用寿命等方面具有潜在造孔剂的工作中，N.Tuncer曾先报道泡沫钛的杨氏模[20]的优势。随着泡沫钛商业化应用逐步的推广，加大了量和抗压强度不受造孔

4、剂粒径的影响，后来他又发人们对于其结构和性能的研究。现抗压强度和杨氏模量都随着造孔剂粒径的增大而增[21]通常，泡沫钛的制备采用基于粉末冶金的方法，大。可以看出，造孔剂大小的改变对泡沫钛的力学如“造孔剂技术”（spaceholdertechnique）。造孔剂通常性确实有影响。由于泡沫材料的力学性能严重依赖于[11,12][13][14][22]是一种临时性材料，如尿素、碳酸氢铵、镁、孔隙结构（特别是相对密度或者孔隙率），造孔剂[15][16][17][18]氯化钠、氟化钠、樟脑丸以及淀粉等。在多大小对泡沫钛力学性能的影响可能是先通过对孔隙结数情况下，该技术都可以较为方便的通过调整造孔剂构

5、的改变，然后孔隙结构的改变导致了力学性能的改的参数来控制材料最终的结构和性能。其中，造孔剂变。例如，当增大尿素颗粒的粒径时，既出现了孔隙[21][23]参数有含量和大小等。例如，作者就曾在前面的工作中率增大的结果，也出现了孔隙率减小的结果。然采用尿素作为造孔剂，在造孔剂含量介于60%~80%的而，造孔剂大小对泡沫钛孔隙结构的影响机理却是已[19]情况下制备出孔隙率介于50.2%~71.4%的泡沫钛。有文献尚未解决的问题。其屈服强度、抗压强度和杨氏模量分别介于本实验的目的就是通过考察造孔剂大小对泡沫34.4~146.8MPa、40.6~193.2MPa和0.5~3.3GPa。结钛结构和力学性

6、能的影响，讨论造孔剂大小对烧结果表明，孔隙率随着造孔剂含量的增加而增加，力学泡沫孔隙率的影响。然后，对压坯和烧结泡沫的孔性能随着造孔剂含量的增加而减小。然而，当改变造隙结构和力学性能进行表征和分析。最后，重点讨孔剂大小时，泡沫钛的结构和力学性能又会发生什么论造孔剂大小对泡沫钛孔隙率的影响。样的变化，则是作者还未开展的工作。1实验无论是作为过滤与分离材料、吸声材料还是生物收稿日期：2014-10-11基金项目：国家自然科学基金（51174243）作者简介：肖健，男，1989生，博士生，重庆大学材料学院冶金工程，重庆400044，电话：023-65111256，E-mail:xiaojian@

7、cqu.edu.cn·2584·稀有金属材料与工程第44卷3商业高纯钛粉（平均粒径32μm）购自中国北京密度除以钛的密度（ρs=4.51g/cm）。泡沫钛的孔隙兴荣源有限公司，采用氢化-脱氢法制备得到。其纯度率（ε）与相对密度（ρ/ρs）之间的关系可表示为ε=和氧含量分别为99.3%和0.5%。针状尿素购自中国成l－ρ/ρs。利用扫描电镜观察试样的微观形貌；利用新都市科龙化工试剂厂，其平均粒径分别为398,116和三思万