SHS制备TiNi多孔形状记忆合金.ppt

SHS制备TiNi多孔形状记忆合金 原料及试验方法 　　使用Ti和Ni的纯金属粉末，按1∶1原子比混合均匀，压制成相对密度65%左右的压坯，在Ar气气氛下进行自蔓延高温合成，得到多孔的产物。 将产物切割后按国标规定的方法测量样品的密度、孔隙度、气泡试验最大孔径、相对透气系数。用X射线衍射(XRD)测定样品的相组成，用扫描电镜(SEM)观察样品的断面和断口结构及分析样品的成份分布，以此确认SHS反应的充分程度。 实验结果 这表明SHS法制得的TiNi多孔材料具有较好的孔洞连通性，上述性能都与国家标准中规定的烧结金属过滤材料的透过性能相当。 高孔隙度原因 TiNi多孔材料可以使用元素粉末通过烧结来制取，由此而产生的问题是，液相的存在和长时烧结，促使压坯产生较大的烧结收缩，很难得到高孔隙度的多孔合金。 用SHS方法来制取高孔隙度多孔TiNi合金，是利用了它的快速合成过程和Ti、Ni元素在高温下互扩散速度的较大差别。 据资料报道，900℃时Ni在Ti中的扩散速度是Ti在Ni中扩散速度的4 000倍。高温下原子接近单向迁移的状态，使压坯中原先存在Ni的部位很快成为空洞，进入Ti中的Ni原子与Ti形成化合物，造成宏观体积增大和孔隙度增加，并放出大量的热。 因SHS过程处于高温的时间很短，若合理地选择工艺参数就可使热量及时散发掉，避免温度过分升高产生过多的液相，使烧结收缩作用减至最低，就能得到比压坯孔隙度高得多的高孔隙TiNi合金.[3] 　结　论 1) 用SHS技术可快速制备高孔隙、低密度多孔TiNi形状记忆合金材料，产物成份均匀，主要由TiNi相组成，存在少量Ti2Ni和Ti3Ni4中间过渡相，无纯Ti,Ni元素相存在。 2) SHS法制备的多孔TiNi合金孔隙度可达51%表观密度仅为致密TiNi合金的一半。气泡试验测得的最大孔径为100 ~150 μm，相对透气系数为1750 m3/h.kPa.m2，具有较好的孔洞连通性和透过性能。 参考文献 [1]李军,储成林,等.燃烧合成法制备多孔Ti-Ni形状记忆合金的研究[J].金属功能材料,2004,11(4):10~13. [2]宋清辉,王录才,等.基于燃烧合成制备多孔金属材料研究进展[J].山西冶金,2010,33(2):1~4. [3]张小明,殷为宏.SHS法制备高孔隙度TiNi合金[J].稀有金属材料与工程,2000,29(1):1~4. * * SHS定义 自蔓延高温合成(Self-Propagating High Temperature Synthesis---SHS)，也称燃烧合成（Combustion Synthesis---CS)是一种利用化学反应自身放热使反应持续进行，最终合成所需材料或制品的新技术。 任何化学物质的燃烧只要其结果是形成了有实际用途的凝聚态的产品或材料，都可被称为SHS过程。在SHS过程中，参与反应的物质可处于固态、液态或气态，但最终产物一般是固态。 发展历史 将燃烧合成和冶金、机械等技术结合起来，并发展成为具有普遍意义的材料制备新技术应当归功于原苏联科学家的努力。 1967年，原苏联科学院化学物理研究所Borovinskaya、Skiro和Merzhanov等人在研究Ti、B混合物的燃烧问题时，发现了燃烧反应的自蔓延现象并将这种初始反应物都是固体的燃烧过程称为“固体火焰”。这一现象的发现为合成一些用传统方法很难得到的难熔化合物找到了一种新方法。 1972年原苏联科学院化学物理研究所开始生产难熔化合物粉末(TiC，Ti(CN)，MoSi2，AlN，六方BN)。 1975年开始把SHS技术和烧结、热压、热挤压、爆炸、堆焊和离心铸造等技术结合起来以制备陶瓷，金属陶瓷和复合管材等致密材料。原苏联用SHS合成的化合物达500多种。 SHS的特点 SHS技术制备的产品纯度高、能耗低、工艺简单，用SHS技术可以制备非平衡态、非化学计量比和功能梯度材料。 (1) SHS是一种快速的合成过程 燃烧波的传播过程即材料的合成过程, 这无疑提高了材料合成的效率。然而也正是这种高速合成的特点, 使合成过程在燃烧波一旦引发后实际上就处于一种不可控状态。 (2) SHS的节能效果 SHS最大的特点是自发热而自维持的合成过程, 在合成过程中不需要外部能源供给, 其节能效果是显著的。 (3) SHS提高合成材料的纯度 高温有利于杂质的挥发, 但同时也会造成反应物的挥发, 同时由于SHS合成多相平衡的特点, 反应产物中出现了副产物相, 在多相的复相陶瓷合成