[发明专利]一种搅拌摩擦加工制备多孔金属材料的方法及其加工装置

说明书

本发明公开了一种搅拌摩擦加工制备多孔金属材料的方法及其加工装置，包括以金属材料为板材，对所述的板材表面进行搅拌摩擦加工，所述的搅拌摩擦加工过程中能够使得板材中产生孔洞，其特征在于，调节搅拌摩擦加工的参数，控制所述孔洞的产生，制备具有贯穿型孔和/或非连续孔的多孔金属材料，所述的贯穿型孔和/或非连续孔的孔径可控，所述的多孔金属材料的平均孔径为1～3mm。制备的多孔金属材料孔的类型和孔的位置分布可以根据不同加工装置和加工方法获得。本方法操作简单、工艺稳定、可控性强。

技术领域

本发明属于多孔材料制备技术领域，具体涉及一种搅拌摩擦加工制备多孔金属材料的方法及其加工装置。

背景技术

多孔金属材料是20世纪40年代发展起来的一种新型材料，由金属基体和大量孔组成，孔又将金属基体分割成许多小单元，具有与传统材料不同的新型结构。多孔金属材料兼具结构和功能双重属性。作为结构材料，它具有轻质、高比强的特点；作为功能材料，它具有吸能减震、消声降噪、电磁屏蔽、透气透水和隔热换热的特色。因此，多孔金属材料在航空航天、交通运输、建筑、机械、电化学、环境保护等领域具有广泛应用。

多孔金属材料制备的主要方法有：铸造法、沉积法、化学反应法和烧结法。其中，铸造法又分为直接吹气法、熔体发泡法、渗流法和金属-气体定向凝固法等。以上方法制备的多孔金属材料都具有各自的缺陷，比如：孔位置及孔径不可控、孔形状不可控、工艺复杂、成本较高等。

发明内容

为了克服上述技术存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种搅拌摩擦加工制备多孔金属材料的方法及其加工装置，以克服传统多孔金属材料制备方法存在的问题，获得吸声、隔声性能优异的多孔金属材料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种搅拌摩擦加工制备多孔金属材料的方法，包括以金属材料为板材，对所述的板材表面进行搅拌摩擦加工，所述的搅拌摩擦加工过程中能够使得板材中产生孔洞，其特征在于，调节搅拌摩擦加工的参数，控制所述孔洞的产生，制备具有贯穿型孔和/或非连续孔的多孔金属材料，所述的贯穿型孔和/或非连续孔的孔径可控，所述的多孔金属材料的平均孔径为1～3mm。

进一步地，所述的搅拌摩擦加工的参数为：旋转速度为300～1500rpm，前进速度为23.5～120mm/min，轴肩压下量为0.1～0.2mm。

具体地，所述的搅拌摩擦加工路线包括多道次加工路线或局部加工路线，所述的多道次加工路线制备含有贯穿型孔的多孔金属材料，包括蛇形和/或漩涡形，所述的局部路线制备含有非连续孔的多孔金属材料。

具体地，所述的板材包括铝、镁、钢、钛或铜，所述的板材宽度为100～2000mm，长度为100～3000mm，厚度为2～30mm。

优选的，具体包括：选用AZ31镁合金为板材，对所述的板材表面进行搅拌摩擦加工；搅拌摩擦加工的参数为：旋转速度为950rpm，前进速度为23.5mm/min，轴肩压下量为0.2mm。

优选的，具体包括：选用6061铝合金为板材，对所述的板材表面进行搅拌摩擦加工；搅拌摩擦加工参数为：旋转速度为1180rpm，前进速度为30mm/min，轴肩压下量为0.1mm。

优选的，具体包括：选用TA1钛合金为板材，对所述的板材表面进行搅拌摩擦加工；搅拌摩擦加工参数为：旋转速度为600rpm，前进速度为50mm/min，轴肩压下量为0.2mm。

一种搅拌摩擦加工制备多孔金属材料的加工装置，所述的加工装置实现本发明所述的多孔金属材料的加工方法，包括依次连接的轴肩和搅拌针，所述的轴肩为圆柱形，所述的轴肩直径为10～20mm；