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钛及钛合金具有较高的比强度,良好的耐腐蚀性、耐磨性和生物相容性,及优异的储氚(氢)性能等,且其氚化物在室温下具有较低的平衡压,因此通常被用作热核聚变反应能的贮存元件。氚具有放射性,当衰变产生的氦浓度超过临界阈值时会弱化钛的储氚性能并导致材料失效。通过构建特殊的多孔结构并控制孔参数、细化晶粒、增加内部晶界/相界数量可有望提高钛的储氚性能。本文以不同质量配比的钛粉和钛纤维为原料,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备具有粉末/粉末、粉末/纤维、纤维/纤维复合孔结构,微细晶和超大比表面积的多孔钛,研究了不同烧结温度、烧结压力和纤维添加量对样品孔结构、显微组织、物相、压缩性能和烧结行为的影响规律。研究结果如下:SPS粉末/纤维复合孔结构多孔钛孔隙率范围为1.10～22.65%,孔径主要分布在20～150μm,样品孔隙率随着烧结温度、烧结压力和纤维含量的增加而呈下降趋势。烧结后样品主要物相结构为密排六方的α-hcp Ti,且烧结温度和压力对物相组成影响不大。在烧结温度为800℃时,显微组织主要由等轴α和针状α组成,并含有少量孪晶,纤维上晶粒相比粉末上更加细小;升温到900℃时,显微组织同样以等轴α为主,但出现少量针状α和片层β组织;1000℃时,显微组织演变为锯齿状α片群和片层β组织。烧结后样品同时具有良好的塑性和较高的强度。综合样品孔结构、显微组织和压缩性能等,研究认为SPS粉末/纤维多孔钛最优烧结工艺为:烧结温度900℃、烧结压力15MPa、纤维含量4%,此时样品孔隙率为5.91%,弹性模量为5.69GPa,屈服强度为272.41MPa,抗压强度为700.75MPa(ε=30%)。SPS纤维多孔钛孔隙率范围为1.13～7.58%,随着烧结温度和烧结压力(20MPa以内)的增大,孔隙率均呈下降趋势,而当压力从20MPa增大到25MPa,继续增压对材料致密度影响不大。在烧结温度为800℃时,样品显微组织以等轴α晶粒为主;900℃时演变为片层α组织,同时还可以看到大量细小的等轴初生α,等轴初生α大部分分布在纤维原始边界处;1000℃时样品显微组织主要由片层α和片层β组成,且包含大量有序排列的针状α。