严格控制颗粒尺寸和体积混合比是成功制造多孔钛结构的关键因素。为确保完全互联网络的形成，您必须使用比盐颗粒细得多的钛粉，并以大约 50:50 的体积比进行混合。
核心要点 最终目标是实现“双连续网络”，其中钛基体和盐相都是连续且相互连接的。未能保持钛的细颗粒尺寸或偏离 50:50 的体积比会导致盐包封，阻止水进入，从而导致组件失效且不具有多孔性。
网络形成的力学原理
颗粒尺寸差异的重要性
要成功创建多孔结构，钛粉必须比盐颗粒细得多。
这种尺寸差异使得较小的金属颗粒能够紧密地堆积在较大的盐“空间填充物”周围。
如果金属颗粒的尺寸与盐相似，它们将无法有效地包覆盐表面，从而损害最终基体的结构完整性。
通过混合比例实现双连续结构
要创建双连续网络，大约需要50:50 的体积混合比。
在这种状态下，钛形成连续的骨架以提供强度，而盐形成连续的通道网络。
这种平衡是确保盐不会被隔离在金属内部离散岛中的阈值。
热等静压 (HIP) 的关键作用
致密化和连通性
在热等静压 (HIP) 阶段，混合物被压缩和加热以粘合钛颗粒。
由于混合比例平衡 (50:50) 且钛颗粒细小，致密化过程会将材料锁定成互锁的双相结构。
这一步骤固化了决定最终产品是多孔还是实心的几何形状。
理解权衡：包封陷阱
比例不当的风险
如果钛的体积相对于盐过高，金属基体将完全包围单个盐颗粒。
这种现象称为包封。
溶解失效模式
孔隙的产生完全依赖于在致密化后用水冲洗掉盐的能力。
如果由于盐相缺乏连通性而导致盐被包封，水将无法穿透钛壳到达核心。
这将使溶解过程不可能进行，最终得到的是含有被困盐的固体复合材料，而不是开放的多孔钛结构。
优化工艺参数
如果您的主要关注点是确保开放孔隙率：
- 严格遵守50:50 体积混合比，以确保盐相保持互联并可被水访问。
如果您的主要关注点是基体均匀性：
- 确保钛粉比盐细得多，以便在 HIP 过程中实现紧密堆积和对空间填充颗粒的有效包覆。
多孔钛制造的成功取决于将盐视为一个连续的网络，而不仅仅是填充物，这个网络必须在溶解之前保持完整。
总结表：
| 参数 | 理想规格 | 对结构的影响 |
|---|---|---|
| 钛颗粒尺寸 | 比盐细得多 | 确保致密堆积和有效包覆盐表面 |
| 体积混合比 | 大约 50:50 | 创建双连续网络，兼顾强度和孔隙率 |
| 盐相状态 | 完全互联 | 允许水进入，以便在 HIP 后完全溶解 |
| HIP 作用 | 受控致密化 | 将钛颗粒粘合到盐周围的固体骨架中 |
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参考文献
- Iain Berment-Parr. Dissolvable HIP Space-Holders Enabling more Cost Effective and Sustainable Manufacture of Hydrogen Electrolyzers. DOI: 10.21741/9781644902837-4
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
