孔隙率和力学性能的预测问题是泡沫钛所有制备方法都面临的重大难题,特别是当前泡沫钛的研究还停留在实验室阶段,使得这一问题变得尤其重要。目前,国内外尤其是美欧日等发达国家虽对此问题已有所重视,但还处于初步研究阶段。本文对此进行了有益的尝试,在文献综述的基础上,研究了造孔剂的不同参数下所获得的孔隙率和力学性能及它们的重复性,深入分析了孔隙率与造孔剂含量之间的关系,得到了一些有价值的成果。本文的主要研究贡献如下:(1)综述了泡沫钛的制备进展。本文全面总结了2004年以来新出现的泡沫钛制备方法,并进行了分类介绍。通过比较这些方法的技术特点,提出了泡沫钛制备方法的发展趋势。(2)综述了造孔剂技术制备泡沫钛的研究现状与进展。本文全面总结了制备泡沫钛用的所有造孔剂。通过分类介绍这些造孔剂的特点,指出了造孔剂技术制备泡沫钛领域的发展方向。(3)针对高孔隙率泡沫钛制备困难的特点,提出了基于造孔剂的热分析实验结果来选择合适的脱除工艺的思想。本文采用热分析仪来测定尿素的热重和差示扫描量热曲线,根据这些曲线来选择尿素的脱除气氛、加热速率和终止温度,由此解决了制备高孔隙率泡沫钛的坍塌问题。再将造孔剂的脱除和钛粉的高温烧结分两步单独进行,有效的避免了钛粉表面的氧化问题。在造孔剂含量超过60%的情况下,制备出了孔隙率介于50.2-71.4%的泡沫钛。结果表明,孔隙率小于造孔剂含量。(4)给出了造孔剂的粒径大小影响孔隙率的理论解释。本文通过筛分获得了3个不同粒径分布的造孔剂颗粒。在造孔剂含量相同的情况下,结果表明孔隙率一方面全部小于造孔剂含量,另一方面随着造孔剂粒径的减小而微弱的减小。通过假设宏观大孔在烧结过程发生体积收缩,分析表明宏观大孔在烧结过程的体积收缩量随着造孔剂粒径的减小而微弱的增大。(5)提出了孔隙率和力学性能的重复性概念。结果表明,孔隙率具有重复性,而力学性能重复性比较差,但可通过增大造孔剂的含量或减小造孔剂的粒径大小来提高力学性能的重复性。通过讨论,力学性能重复性差主要归因于宏观大孔分布的不可控性等因素造成的。(6)论证了宏观大孔在烧结过程的体积变化。通过理论联系实际,证明得到宏观大孔在烧结过程发生体积收缩现象。当宏观大孔的体积减小量大于骨架上微观小孔的体积时,会导致孔隙率小于造孔剂含量。(7)建立了孔隙率与造孔剂含量的数学模型。通过理论联系实际,证明得到孔隙率与造孔剂含量呈线性关系,实现了孔隙率的预测。再结合Gibson-Ashby模型方程,实现了通过造孔剂含量来预测力学性能。