[发明专利]一种多孔铝基复合金属材料及其制作方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及材料生产技术领域，尤其是一种多孔铝基复合金属材料及其制作方法。

【技术背景】

金属基复合材料发展的最初是为了满足航空领域对特殊材料的需求，至今已有五十年的历史，金属基复合材料发展至今，研究者在选择增强相和制备工艺上进行了大量的探索和实验，现代科学技术通常情况下用到的增强相有以下几种类型：单丝、长纤维晶须、短纤维和颗粒，制作工艺的主要方法包括：扩散结合、粉末冶金、雾化和液态金属，研制综合性能良好要求的材料，这种材料的综合性能集高强度、高韧性、高耐磨性、低密度和良好的抗疲劳性等于一体。金属基复合材料按照基体不同分为铝基、锌基、钛基和铜基等复合材料，目前可达到批量应用的产品多为铝基复合材料，这种复合材料具有高的比强度和比刚度，有密度小、可塑性好的特点，是金属复合材料中最重要且常用的材料之一。多孔金属材料是近几十年发展起来的一种新型结构和功能材料，其内部弥散分布大量直径为2-3μm的孔洞，根据其孔洞的特性可分为开孔材料和闭孔材料，闭孔材料具有比重小，刚度和比强度好，吸振及吸音的特性，开孔材料除了具备闭孔材料的特性外，还具有渗透性、通气性好的特性，我国从八十年代开始研究多孔金属材料，多孔材料的制备工艺很多。

多孔材料因其特性可作为结构材料，也可作为功能材料，应用领域十分广泛，因此有广泛的研究前景。

【发明内容】

鉴于以上提出的问题，本发明提供了一种多孔铝基复合金属材料及其制作方法，这种多孔材料的孔隙率高，有较高的比表面积，具备良好的减震、吸音、吸收能量的作用，制作方法安全。

本发明的技术方案如下：

一种多孔铝基复合金属材料，所述多孔铝基复合金属材料包含的原料及其质量百分数为铁12-13％、钙2-3％、钛0.08-0.10％、碳化硅0.2-0.4％、钇0.5-0.7％、锡0.1-0.2％、其余为铝；其中，在制作多孔铝基复合金属材料的过程中添加了增稠剂、发泡剂和活性添加剂；

其中，所述增稠剂是由粉煤灰、氧化锰、氧化铝按照1-3:0.5-0.8:1的质量比混合制成，所述发泡剂是由碳酸锶、聚苯乙烯、碳酸钙按照0.1-0.3:0.5-0.8:0.9-1的质量比混合制成，所述活性添加剂是由碳酸氢铵、羟甲基纤维素按照1:0.2-0.3的质量比混合制成。

进一步地，所述多孔铝基复合金属材料包含的铁的质量百分数为12.5％。

进一步地，所述增稠剂是由粉煤灰、氧化锰、氧化铝按照2:0.7:1的质量比混合制成，所述发泡剂是由碳酸锶、聚苯乙烯、碳酸钙沫按照0.2:0.6:0.95的质量比混合制成，所述活性添加剂是由碳酸氢铵、羟甲基纤维素按照1:0.25的质量比混合制成，

本发明还提供多孔铝基复合金属材料的制作方法，其包括以下步骤：

(1)将上述制作多孔铝基复合金属材料的各原料分别破碎，放入真空球磨机中制成粉末，所述粉末的粒度为60-80μm，将粉末中加入增稠剂、发泡剂和活性添加剂后混合均匀，再将其压制成块体a；

其中，所述增稠剂的使用量为所述粉末质量的5-6％；所述发泡剂的使用量为所述粉末质量的4-6％；所述活性添加剂的使用量为所述粉末质量的3-4％；

(2)将块体a放入烧结炉中，通入氮气，以9-11℃/min的速率进行升温，升温至1000-1100℃后，随炉自然冷却，得到材料b；其中，所述氮气的体积流量为100-150ml/min；

(3)将材料b放入质量浓度为20-25％的醋酸溶液中浸泡10-15min后，即得到多孔铝基复合金属材料。

进一步地，所述增稠剂的使用量为所述粉末质量的5.5％。

进一步地，所述发泡剂的使用量为所述粉末质量的5％。

进一步地，所述活性添加剂的使用量为所述粉末质量的3.5％。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明多孔铝基复合金属材料所用原料包括铁、钙、钛、碳化硅、钇、锡、铝，其中，加入碳化硅可使复合材料具有更好的热稳定性，可使所得产品具有在温度变化剧烈的环境中仍可稳定使用的特性，且具有优良的耐磨性和耐蚀性；加入钛等元素，可在基体上形成弥散状TiAl等化合物，形成强化材料的效果；加入一定量的铁能有效强化基体，与铝形成化合物相提高合金的机械强度和表面耐磨性能，加入一定量的锡能提高复合材料的抗蚀性能，使材料具有良好的韧性。