浏览数量: 12 作者: 本站编辑 发布时间: 2022-10-24 来源: 本站
多孔泡沫钛及其合金融合了钛合金与多孔材料的特性,能够减轻材料的重量而不会削弱其强度,同时保持高的韧性和耐腐蚀性。
据了解,泡沫钛及其合金在一些特殊领域具有重要的应用价值,特别是在生物医用行业,由于多孔钛兼有高生物相容性和优秀的机械性能,所以优势十分的明显。相比整体多孔钛材,仅在表面进行多孔化处理的钛材具备更高的机械强度,可承受更大的生理负荷,因而在医学领域展现出更为广阔的应用前景。
近期,中国兵器科学研究院工作证明冷喷涂技术和真空蒸馏的完美结合,可制备出贯通型多孔结构的纯钛涂层。
方法是采用冷喷涂技术制备了Ti-Mg复合涂层,通过对该涂层中Mg的真空蒸馏实现多孔钛涂层的制备。他们采用自制的Ti粉和Mg粉,按80∶20的质量比物理混合后,作为该涂层的喷涂粉末。喷涂所选基体为TC4牌号的钛合金(0.002%H,0.07%O,0.02%N,0.02%C,0.04%Fe,6.2%Al,4.1%V,TiBal)。采用高速高压冷喷涂设备制备Ti-Mg复合涂层,工作气体为N2,工作压力为3.0MPa,气体加热温度为300℃,喷涂距离为25mm。然后,采用真空烧结炉对喷涂态Ti-Mg复合涂层进行真空蒸馏,腔室压力为2.0~2.3MPa,蒸馏温度为1100℃,蒸馏时间为2h。
检测表明,所获涂层与基体的结合界面较为紧密,涂层的致密度较高,平均厚度为250μm左右,涂层中两种成分的分布较为均匀。经测定,涂层与基体的结合强度达到60MPa,涂层孔隙率小于1%。利用能谱分析仪对表面进行成份分析,结果显示,涂层中的钛粒子没有明显的氧含量,表明冷喷涂技术很好地避免了钛粉的过度氧化,从而有利于保留喷涂粉末原有的化学成分;但涂层中的镁粒子发现存在较多的杂质,这主要是由于镁金属的活性过高,在大气中发生自然氧化所致。为使涂层多孔化,必须将喷涂态涂层中的镁成分去除,因此对喷涂态涂层进行了真空蒸馏。真空蒸馏后涂层的显微结构中存在明显的贯通孔状结构,涂层的孔隙率达到了50%,孔径分布为30~100μm。涂层表面的能谱分析结果表明,涂层在真空蒸馏处理后只有钛元素成分存在,镁元素成分已经完全蒸馏。