[发明专利]一种可控通孔金属多孔材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可控通孔金属多孔材料的制备方法，属于材料制备和加工领域。

背景技术

金属多孔材料是80年代后期国际上迅速发展起来的一种具有优异的物理特性和良好的机械性能的新型工程材料，它具备多种优异物理性能，如比重小、刚度大、比表面大、减震性能好、消声效果好、电磁屏蔽性能高等，使其在一些高技术领域获得了广泛应用。对于通孔金属材料，还具有导热率高、气体渗透率高、换热散热能力高等优点。金属泡沫材料既可作为许多场合的功能材料，也可作为某些场合的结构材料，是一种性能优异的多用工程材料。

金属多孔材料的制造方法很多，包括气体吹入法、固体发泡剂法和金属／气体共晶定向凝固法、熔模铸造法、渗流铸造法、喷射沉积法以及粉末加压熔化法等制备方法，其中金属／气体共晶定向凝固法利用共晶反应中氢气气泡上浮可通孔多孔材料，但其孔径尺寸、孔的分布不可控，且仅能用于制造纯Cu、Mg等为数不多的金属通孔多孔材料。而目前制造通孔金属材料的技术有电火花和激光法，但是这两种技术对制造孔的深度有一定限制，应用前景受到一定限制。

发明内容

发明目的：本发明提供一种可控通孔金属多孔材料的制备方法，其目的是解决现有的工艺在深度方面受到一定限制、且孔径尺寸、孔的分布不可控，仅能用于制造纯Cu、Mg等为数不多的通孔金属多孔材料等方面存在的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种制备可控通孔金属多孔材料的方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：

（1）、选取需要加工的金属基体材料；

（2）、选取与该金属基体材料浸润性差的纤维材料，要满足该纤维材料与金属基体材料的浸润角大于90°的要求；

（3）、按需要制备孔径的大小，将纤维材料丝束编制成预制体；

（4）、将金属基体材料熔化；

（5）、按照需制备的孔径位置、多少及长短参数，将编制的预制体与熔化的金属基体材料在型腔中凝固；

（6）、凝固成型后，去除金属基体材料内的预制体，制备出可控的通孔金属多孔材料。

金属基体材料包括Al，铝合金,Ag，Sn，Pb，Mg，Cu，Ni，Fe+5%C，Fe+4.3%C，Ni+2.3%C，Co+2.7%C，含3.5%C1、14%Si、0.57%Mn、0.03%S、0.03%P的生铁、含3.3%C、2%Si、0.75%P、1%Mn、0.053%S的生铁、球墨铸铁金属材料中的一种。

选取的纤维材料为碳纤维。

选取的碳纤维为标准规格的1k、3k、24K、64K，也可为上述丝束的组合或拆分，选取的碳纤维无需电镀、化学镀处理，满足其与金属基体材料的浸润角大于90°的性能即可。

将编制的预制体与熔化的金属基体材料在型腔中凝固，可以是：先将预制体放入型腔中，将熔化的金属基体材料浇入型腔中凝固；或者采用先将金属基体材料注入型腔内，再将预制体至于注入熔化的金属基体材料的型腔中凝固。

浇注的型腔为砂型或金属型。

编制的预制体中，纤维材料的编制方向可以为竖直、水平方向，也可介于竖直、水平之间的任何角度。

碳纤维预制体的编制可以采用手工编制或者机械编制。

采用的铸造方法可以为重力铸造、压力铸造、低压铸造、消失模铸造等各种铸造方法。

去除金属基体材料内的碳纤维预制体，可以直接抽出，也可采用将其加热氧化，使碳纤维与氧气化合生成二氧化碳气体，去除碳纤维。

去除金属基体材料内的预制体，采用将其一端通入高压气体或高压液体，利用压力作用使预制体从金属基体材料中去除，制备出可控通孔的多孔材料。