一种多孔性镍基合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于多孔材料及其制备技术领域。特别是涉及一种多孔性媒基合金材料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 多孔性材料的研究由来已久，其是一种通过互相贯通或者封闭的孔洞，因此呈现 为网状结构，并且孔洞周围主要通过支柱或者平板所构造而成的材料。由于多孔材料具有 密度低、强度高、比表面积较大、重量较轻，且隔音、隔热及渗透好等特性，因此应用范围较 广，所W深受各行各业的喜爱。近几年来，金属多孔材料的开发和应用逐渐被人们所关注。 就当前情况而言，金属多孔材料已经运用到冶金、石油、化工甚至国防军事等领域。至20世 纪中期W来，全球许多研究人员纷纷将金属多孔材料作为研究对象，并研发出了较多的设 备。
[0003] 多孔材料的传统制备方法有粉末冶金法、渗流法、喷射沉积法、烙体发泡法和共晶 定向凝固法等，由于该些方法成本较低，制备方法容易，因此易于大量推广；目前也有一些 关于可控孔制备方法的研究，但由于其成本较高，制备条件严格，所W还没有得到大规模推 广应用。近年来，已经有研究人员利用冷喷涂的方法制备出可控的Ti-48Al-6Nb多孔性涂 层，可见，用喷涂的方法制备多孔性材料已经逐渐进入人们的视野。在国内外，热喷涂技术 的发展已经日趋成熟，其在各方面应用的开发也日渐饱和，但关于热喷涂技术制备多孔性 材料的研究还较为罕见。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明的目在在于提供一种基于大气等离子喷涂技术的多孔 性媒基合金材料及其制备方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供的多孔性媒基合金材料是利用大气等离子喷涂技 术对Nil5和媒石墨的混合粉末进行热喷涂而制成，其中Nil5粉末和媒石墨粉末的重量比 为 73-77 : 23-27。
[000引所述的Ni 15粉末和媒石墨粉末的粒度为15-45 y m。
[0007] 本发明提供的多孔性媒基合金材料的制备方法包括按顺序进行的下列步骤：
[0008] 1)将Nil5粉末和媒石墨粉末W 73-77 : 23-27的重量比混合均匀而制成热喷 涂原料；
[0009] 2)利用等离子弧发生器将上述热喷涂原料喷涂在基体的表面，直至形成厚度大于 10mm的多孔性媒基合金涂层，冷却后将涂层与基体分离；
[0010] 3)利用氧-己快焊枪对上述涂层进行热处理；
[0011] 4)将经过热处理的涂层表面采用机加工的方法去除，即可制成所述的多孔性媒基 合金材料。
[0012] 在步骤1)中，所述的Ni 15粉末和媒石墨粉末的混合时间至少化。
[0013] 在步骤2)中，所述的等离子弧发生器是w氮气和氮气为工作气体，W氮气为送粉 气，喷涂过程中电压为39V，电流为710A，喷涂距离为100mm，喷涂速度为300mm/s，送粉率为 8g/min，送粉气压力为60psi。
[0014] 本发明提供的多孔性媒基合金材料及其制备方法的优点：
[0015] 本发明首先采用大气等离子喷涂方法制备出多孔性媒基合金涂层，再利用媒基合 金的自烙性对涂层表面进行热处理，使喷涂制品合金化并改善力学性能。采用本发明方法 制备的多孔性媒基材料成本较低，方法简单高效，孔结构可控，对于可大量推广的可控孔的 研究具有一定的参考意义。另外，本发明提供的多孔性媒基合金材料同时具有多孔材料与 合金材料的特点，可用于多种工程应用中。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明提供的多孔性媒基合金材料与718媒基合金在弹性阶段的应力-应 变曲线图。
[0017] 图2为本发明提供的多孔性媒基合金材料的电子显微照片。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的多孔性媒基合金材料及其制备方法 进行详细说明。
[001引 实施例1 :
[0020] 本实施例提供的多孔性媒基合金材料制备方法如下：
[0021] 将市售的Ni 15粉末和媒石墨粉末分别进行筛选，选取粒度为15-45 y m的Ni 15粉 末和媒石墨粉末备用；分别称取73g Ni 15粉末和27g媒石墨粉末并机械混合1化而制成热 喷涂原料；W 45号钢板作为基体，W 60目白刚玉作为喷砂介质，利用喷砂机对基体表面进 行喷砂处理，喷砂压力为0. 6MPa，W对基体的表面进行清洁；利用等离子弧发生器将上述 热喷涂原料喷涂在已经过喷砂处理的基体表面W形成多孔性媒基合金材料涂层，喷涂时等 离子弧发生器是W氮气和氮气为工作气体，W氮气为送粉气，喷涂过程中电压为39V，电流 为710A，喷涂距离为100mm，喷涂速度为300mm/s，送粉率为8g/min，送粉气压力为60psi，并 应控制喷涂次数和喷涂间隔，待涂层厚度超过15mm时，停止喷涂，气冷Imin，然后从基体上 取下涂层；之后利用氧-己快焊枪对上述涂层进行热处理，此过程是利用Nil5的自烙性使 涂层合金化和改善力学性能，在此热处理过程中，应根据涂层的喷烙目视效果，调节氧-己 快焊枪和涂层之间的喷烙距离W及走枪速度，并由目视效果判断样品是否重烙，热处理时 间一般在lOmins左右。最后将上述经过热处理的涂层空冷至室温并将涂层表面的过烙层 采用机加工的方法去除，即可制成所述的多孔性媒基合金材料。可将多孔性媒基合金材料 按要求制成板状、柱状等制品。
[002引 实施例2 :
[0023] 本实施例中的Nil5粉末和媒石墨粉末的用量分别为75g和25g，其余条件与实施 例1相同。
[0024] 实施例3 :
[00巧]本实施例中的Nil5粉末和媒石墨粉末的用量分别为77g和23g，其余条件与实施 例1相同。
[0026] 为了验证本发明的效果，本发明人参考国家标准W上述实施例中制成的尺寸为 〇> = 10X 10mm的柱状多孔性媒基合金材料作为样品对其进行了室温压缩试验。压缩试 验设备选用Instron拉伸-压缩试验机，并采用Dewesoft-SIRIUSi数据采集仪器对压缩 试验过程中样品的应变值进行了实时采集。对样品弹性阶段的数据进行采集及计算，并与 718媒基合金实体金属进行对比，得到的应力-应变曲线如图1示，从图中可W看出，本发 明提供的多孔性媒基合金材料变化非常稳定，已由必须附着于基体上的涂层制品变为可单 独成件的合金制品；计算得到其压缩弹性模量为7. 32GPa，718媒基合金的压缩弹性模量为 40. 62GPa，并对样品进行了 20次反复压缩，其弹性模量基本保持不变，结果见表1。
[0027] 表 1
[0028]
【主权项】
1. 一种多孔性镍基合金材料，其特征在于：其是利用大气等离子喷涂技术对Nil5 和镍石墨的混合粉末进行热喷涂而制成，其中Nil5粉末和镍石墨粉末的重量比为73- 77 : 23- 27。
2. 根据权利要求1所述的多孔性镍基合金材料，其特征在于：所述的Ni 15粉末和镍石 墨粉末的粒度为15-45 μ m。
3. -种权利要求1所述的多孔性镍基合金材料的制备方法，其特征在于：所述的制备 方法包括按顺序进行的下列步骤： 1) 将Nil5粉末和镍石墨粉末以73- 77 : 23- 27的重量比混合均匀而制成热喷涂原 料； 2) 利用等离子弧发生器将上述热喷涂原料喷涂在基体的表面，直至形成厚度大于 IOmm的多孔性镍基合金涂层，冷却后将涂层与基体分离； 3) 利用氧-乙炔焊枪对上述涂层进行热处理； 4) 将经过热处理的涂层表面采用机加工的方法去除，即可制成所述的多孔性镍基合金 材料。
4. 根据权利要求3所述的的多孔性镍基合金材料的制备方法，其特征在于：在步骤1) 中，所述的Ni 15粉末和镍石墨粉末的混合时间至少6h。
5. 根据权利要求3所述的的多孔性镍基合金材料的制备方法，其特征在于：在步骤2) 中，所述的等离子弧发生器是以氦气和氩气为工作气体，以氩气为送粉气，喷涂过程中电压 为39V，电流为710A，喷涂距离为100mm，喷涂速度为300mm/s，送粉率为8g/min，送粉气压力 为 60psi。
【专利摘要】一种多孔性镍基合金材料及其制备方法。多孔性镍基合金材料是利用大气等离子喷涂技术对Ni15和镍石墨的混合粉末进行热喷涂而制成，其中Ni15粉末和镍石墨粉末的重量比为73—77∶23—27。本发明的优点：首先采用大气等离子喷涂方法制备出多孔性镍基合金涂层，再利用镍基合金的自熔性对涂层进行热处理，使喷涂制品合金化并改善力学性能。采用本发明方法制备的多孔性镍基材料成本较低，方法简单高效，孔结构可控，对于可大量推广的可控孔的研究具有一定的参考意义。另外，本发明提供的多孔性镍基合金材料同时具有多孔材料与合金材料的特点，可用于多种工程应用中。
【IPC分类】C23C4-06, C23C4-12, C22C1-08
【公开号】CN104630536
【申请号】CN201510064449
【发明人】王志平, 江云飞, 丁坤英, 程涛涛, 路鹏程, 刘延宽
【申请人】中国民航大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月9日