本發明屬于金屬加工領域，具體關于一種微米級鈦纖維制備方法。

背景技術：

1、質子交換膜電解水制氫(pem)是未來純水制氫的主流方法，具有影響快速、波動電壓容錯性好、效率高等特點，適合光伏、風電等不穩定電力能源的儲能。而陽極材料主要用到氧化腐蝕電位高的金屬導體，例如鎳、鈦等。商業上使用較為成熟的有鎳網、鈦網，而該類似結構孔隙率較低，材料比表面小，大大限制了析氧效率。而更細纖維直徑的鈦纖維燒結氈，由于具有更高比表面積，更低的界面電阻被認為是pem制氫陽極擴散層材料的更優選擇。

2、目前制備鈦纖維的主要技術路徑有集束拉拔法和機械振動切削法。由于鈦材料室溫組織主要為面心立方(hcp)的α相，滑移系少，導致塑性變形能力差，為提高塑性一般需要更高的熱處理溫度(一般控制在883℃以上)，所以導致集束拉拔工藝較為復雜，成品率較低，成本高。為解決室溫塑性不足，另一種低成本的技術路線是高速機械振動切削法，通過特殊形狀設計的硬質合金刀具對鈦母材進行機械切削獲得鈦纖維，該方法具有成品率高，不需要熱處理，工藝流程短等優勢，特別適合短切纖維和多孔鈦氈的制備，逐漸成為未來鈦纖維工業化的主要技術手段。而常規的機械振動由于頻率低(一般效率800hz)，切削很難制備20微米以下更細且均勻一致的鈦纖維。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種微米級鈦纖維制備方法，以解決上述問題。

2、為了實現上述目的，本發明提供了一種微米級鈦纖維制備方法，包括：

3、s1、對鈦板進行熱處理，并在加溫后對鈦板進行保溫，得到鈦板軟質組織；

4、s2、對所述鈦板進行預處理：將所述鈦板進行清洗、除油和去氧化層；

5、s3、對所述鈦板進行超聲輔助扎壓，得到薄帶；

6、s4、對所述薄帶進行卷繞，獲得薄帶圓柱；

7、s5、將所述薄帶圓柱固定在3軸數控運動平臺的旋轉軸r軸上，并對另一端進行頂緊約束，調整所述r軸轉速；

8、s6、將40khz高頻壓電刀具置入所述數控運動平臺的x、y軸上，設置所述數控運動平臺的x、y軸上進給量；

9、s7、設置所述數控運動平臺的斷屑長度，經過切削后得到鈦纖維絲。

10、在本發明的一個或多個實施例中，所述s1步驟中的熱處理為：升到450～500℃后將所述鈦板送入爐中并升溫到900～950℃后，保溫35～45min后，出爐空冷。

11、在本發明的一個或多個實施例中，所述s2步驟中的清洗為對經過熱處理工序的鈦板表面的碳化層進行清理。

12、在本發明的一個或多個實施例中，所述超聲輔助扎壓頻率為20khz。

13、在本發明的一個或多個實施例中，所述鈦板厚度為0.1～0.08mm，所述薄帶厚度為0.015～0.025mm，所述薄帶寬度為280mm。

14、在本發明的一個或多個實施例中，所述s4步驟中的卷繞為將薄帶繞覆在卷繞棒上得到薄帶圓柱，所述薄帶圓柱外徑為50～100mm。

15、在本發明的一個或多個實施例中，所述s5步驟中的r軸轉速為100～1000rmp。

16、在本發明的一個或多個實施例中，所述s6步驟中的數控運動平臺的x、y軸的進給量分別為，控制y軸進給量0.001～0.005mm/rev，固定x軸進給量為0.06mm。

17、在本發明的一個或多個實施例中，所述斷屑長度為30～50mm，所述斷屑長度與鈦纖維絲長度相等。

18、在本發明的一個或多個實施例中，所述鈦纖維絲的等效直徑為10～25μm。

19、與現有技術相比，本發明的有益效果是，可制備20微米以下的均勻鈦纖維，且工藝簡單成本低，可提高市場競爭力，對制備短切纖維和多孔鈦氈的生產起到了提高生產效率的作用。

技術特征：

1.一種微米級鈦纖維制備方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種微米級鈦纖維制備方法，其特征在于，所述s1步驟中的熱處理為：升到450～500℃后將所述鈦板送入爐中并升溫到900～950℃后，保溫35～45min后，出爐空冷。

3.根據權利要求1所述的一種微米級鈦纖維制備方法，其特征在于，所述s2步驟中的清洗為對經過熱處理工序的鈦板表面的碳化層進行清理。

4.根據權利要求1所述的一種微米級鈦纖維制備方法，其特征在于，所述超聲輔助扎壓頻率為20khz。

5.根據權利要求4所述的一種微米級鈦纖維制備方法，其特征在于，所述鈦板厚度為0.1～0.08mm，所述薄帶厚度為0.015～0.025mm，所述薄帶寬度為280mm。

6.根據權利要求1所述的一種微米級鈦纖維制備方法，其特征在于，所述s4步驟中的卷繞為將薄帶繞覆在卷繞棒上得到薄帶圓柱，所述薄帶圓柱外徑為50～100mm。

7.根據權利要求1所述的一種微米級鈦纖維制備方法，其特征在于，所述s5步驟中的r軸轉速為100～1000rmp。

8.根據權利要求1所述的一種微米級鈦纖維制備方法，其特征在于，所述s6步驟中的數控運動平臺的x、y軸的進給量分別為，控制y軸進給量0.001～0.005mm/rev，固定x軸進給量為0.06mm。

9.根據權利要求1所述的一種微米級鈦纖維制備方法，其特征在于，所述斷屑長度為30～50mm，所述斷屑長度與鈦纖維絲長度相等。

10.根據權利要求1所述的一種微米級鈦纖維制備方法，其特征在于，所述鈦纖維絲的等效直徑為10～25μm。

技術總結
本發明公開了一種微米級鈦纖維制備方法，包括：對鈦板進行熱處理，并在熱處理工序后對鈦板進行保溫，得到鈦板軟質組織；對所述鈦板進行預處理，具體包括：將所述鈦板進行清洗、除油和去氧化層；對所述鈦板進行超聲輔助扎壓，得到薄帶；對所述薄帶進行卷繞，獲得薄帶圓柱；將所述薄帶圓柱固定在3軸數控運動平臺的旋轉軸R軸上，并對另一端進行頂緊約束，調整所述R軸轉速。與現有技術相比，本發明的有益效果是，采用25K超聲輔助軋輥對0.1～0.08mm鈦板扎壓到0.015～0.025mm薄帶，然后將薄帶卷繞成直徑50～100mm的圓柱，進而將薄帶圓柱一端進行裝卡，控制轉速100～1000rpm，最后通過40KHz高頻壓電刀具對薄帶圓柱進行微米級進給切削，纖維等效直徑10～25μm，工藝簡單成本低。

技術研發人員：張濤,王彬,張瑜,張鵬,黃莉
受保護的技術使用者：哈爾濱工業大學（威海）
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28