[发明专利]一种孔径、孔型可调的高孔隙率Mn-Cu基高阻尼合金的制作方法

说明书

本发明公开了一种孔径、孔型可调的高孔隙率Mn‑Cu基高阻尼合金的制作方法，基于尿素颗粒占位造孔的粉末治金法，步骤包括颗粒混合、冷压成型、溶解、干燥、烧结等。本发明的优点在于克服了传统高阻尼Mn‑Cu合金密度大的问题，可通过孔隙率及空洞周围的高密度缺陷来有效提高Mn‑Cu合金的阻尼性能，未来极有可能在更广的应用领域，特别是航空航天等领域发挥其优良的减震降噪作用；有效克服常规熔体发泡法存在的发泡温度高、孔径大小分布不均匀、工艺操作难度大等问题，在较低温度下便可高效制备出孔径可控、孔结构均匀、形状可控的Mn‑Cu合金高阻尼多孔材料；本方法属于物理占位造孔，制备过程简单易操作，省时节能，无需昂贵模具成本，适于大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及的是一种超轻多孔高阻尼材料的制作方法，尤其是一种孔径、孔型可调的超轻高孔隙率Mn-Cu基高阻尼合金的制作方法。

背景技术

Mn-Cu系减振合金(孪晶型高阻尼合金)，其阻尼机制是由于热弹性马氏体相变孪晶或母相与马氏体相界的移动吸收振动能而产生高内耗。该减振合金由于减振能力高,综合性能良好,工艺简便,具有较好的热加工、冷加工和焊接性能等优点,工业化应用前景广阔。特别是M2052阻尼合金(Mn-20Cu-5Ni-2Fe，at％)，具有良好的可加工性能和优异的阻尼性能(最大内耗值达到0.06)，受到了人们的广泛关注。然而面对一些对材料比重有特定要求的应用场合，如航天航空、汽车等领域，“材料轻量化”已成为发展的必然趋势。相对而言，Mn-Cu合金的高比重(～7g/cm3)极大地限制了其发展。

要实现材料轻量化，最直接的方法就是采用密度低的金属材料，但另一个更大的方向则是将比重大的功能性金属材料制成多孔结构。金属泡沫化是一种十分有效地降低比重且保证材料功能性的有效途径。Mn-Cu合金多孔材料，既保留了Mn-Cu合金材料的高阻尼特性，又在一定程度上降低了Mn-Cu合金的比重。作为结构材料，具有轻质、高比强度的特点；作为功能材料，具备隔声(或吸声)、隔热(或散热)、阻燃、阻尼、冲击能量吸收和电磁屏蔽等多种物理性能，是一种应用前景极为广阔的新型结构与功能一体化材料。

然而目前制备泡沫金属的方法，如熔体发泡法，一直存在诸如发泡温度高、孔径大小不一、分布不均匀、工艺操作难度大等问题；粉末冶金发泡法常用于一些熔点较高的金属泡沫化制备，该方法具有设备和工艺简单、所制孔结构均匀、合金成分易调节等优点，受到越来越多研究者的重视。然而常规的发泡剂诸如碳酸盐、金属氢化物等，属于化学发泡法，主要依靠发泡剂在高温时分解放出气体发泡造孔，工艺复杂且所制孔径大小不一、分布不均匀。热处理工艺参数不合适，所制试样要么孔隙率低，要么产生塌陷，严重影响材料的微结构和宏观性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种工艺简单，成孔均匀且孔径、孔型可控的高孔隙率Mn-Cu合金的制备方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种孔径、孔型可调的高孔隙率Mn-Cu基高阻尼合金的制作方法，基于尿素颗粒占位造孔的粉末治金法，具体步骤为

步骤一：将Mn-Cu合金颗粒与尿素颗粒混合，再加入高分子溶剂，混合均匀，形成混合粉末；

步骤二：将上述混合粉末放置于模具中，冷压成型，形成胚体；

步骤三：将上述胚体浸泡于水中以实现尿素颗粒的溶解，再将胚体置于干燥装置中干燥，保温使尿素颗粒加热分解，去除胚体中残留的尿素，得到高致密多孔胚体；

步骤四：将上述高致密多孔胚体放置于烧结装置中烧结，实现孔壁和支柱的致密化，最终得到孔径、孔型可调的高孔隙率Mn-Cu基高阻尼合金。

进一步改进在于，所述Mn-Cu合金是由金属锰和铜组成的二元合金或添加铁、镍、铝、稀土元素形成的多元合金，且Mn-Cu合金颗粒的粒度为10nm～1000μm。