瀏覽數量: 12 作者: 本站編輯 發布時間: 2022-10-24 來源: 本站
多孔泡沫鈦及其合金融合了鈦合金與多孔材料的特性,能夠減輕材料的重量而不會削弱其強度,同時保持高的韌性和耐腐蝕性。
據了解,泡沫鈦及其合金在一些特殊領域具有重要的應用價值,特別是在生物醫用行業,由于多孔鈦兼有高生物相容性和優秀的機械性能,所以優勢十分的明顯。相比整體多孔鈦材,僅在表面進行多孔化處理的鈦材具備更高的機械強度,可承受更大的生理負荷,因而在醫學領域展現出更為廣闊的應用前景。
近期,中國兵器科學研究院工作證明冷噴涂技術和真空蒸餾的完美結合,可制備出貫通型多孔結構的純鈦涂層。
方法是采用冷噴涂技術制備了Ti-Mg復合涂層,通過對該涂層中Mg的真空蒸餾實現多孔鈦涂層的制備。他們采用自制的Ti粉和Mg粉,按80∶20的質量比物理混合后,作為該涂層的噴涂粉末。噴涂所選基體為TC4牌號的鈦合金(0.002%H,0.07%O,0.02%N,0.02%C,0.04%Fe,6.2%Al,4.1%V,TiBal)。采用高速高壓冷噴涂設備制備Ti-Mg復合涂層,工作氣體為N2,工作壓力為3.0MPa,氣體加熱溫度為300℃,噴涂距離為25mm。然后,采用真空燒結爐對噴涂態Ti-Mg復合涂層進行真空蒸餾,腔室壓力為2.0~2.3MPa,蒸餾溫度為1100℃,蒸餾時間為2h。
檢測表明,所獲涂層與基體的結合界面較為緊密,涂層的致密度較高,平均厚度為250μm左右,涂層中兩種成分的分布較為均勻。經測定,涂層與基體的結合強度達到60MPa,涂層孔隙率小于1%。利用能譜分析儀對表面進行成份分析,結果顯示,涂層中的鈦粒子沒有明顯的氧含量,表明冷噴涂技術很好地避免了鈦粉的過度氧化,從而有利于保留噴涂粉末原有的化學成分;但涂層中的鎂粒子發現存在較多的雜質,這主要是由于鎂金屬的活性過高,在大氣中發生自然氧化所致。為使涂層多孔化,必須將噴涂態涂層中的鎂成分去除,因此對噴涂態涂層進行了真空蒸餾。真空蒸餾后涂層的顯微結構中存在明顯的貫通孔狀結構,涂層的孔隙率達到了50%,孔徑分布為30~100μm。涂層表面的能譜分析結果表明,涂層在真空蒸餾處理后只有鈦元素成分存在,鎂元素成分已經完全蒸餾。