CN102534433A

CN102534433A - 一种非晶合金蜂窝材料及其制备方法

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Publication number: CN102534433A
Application number: CN2012100093454A
Authority: CN
Inventors: 李红; 温术来; 刘颖; 赵修臣; 王玉锋
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种非晶合金蜂窝材料及其制备方法，属于材料制备领域。所述非晶合金蜂窝材料由空心管与非晶合金复合而成，以空心管为直通孔，非晶合金为基体；其中，空心管的熔点高于非晶合金；所述非晶合金蜂窝材料的强度较高。本发明所述非晶合金蜂窝材料通过将空心管两端封口后排列成预制体放入金属模具中；在惰性气氛保护下，加热使合金或非晶合金完全熔化得到熔体，加压使熔体浸渗到金属模具中的预制体空心管与空心管之间的缝隙内，并使熔体快速冷却凝固形成非晶合金基体制备得到；可以方便地控制所述非晶合金蜂窝材料的孔隙率、孔径以及外观尺寸。

Description

一种非晶合金蜂窝材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种非晶合金蜂窝材料及其制备方法，属于材料制备领域。

背景技术

多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成；其中一种由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构，由于其形状类似于蜂房的六边形结构而被称为蜂窝材料。蜂窝材料中，金属蜂窝材料作为一种含有大量直通孔、具有高比刚度、高比强度和各向异性的功能材料，具有良好的减震降噪、缓冲吸能以及电磁屏蔽等性能。

目前金属蜂窝材料的制备方法主要有：(1)将金属薄板带加工成波纹状，然后再粘接或焊接成金属蜂窝材料，这种方法制备的金属蜂窝材料直通孔与直通孔之间连接强度不高，严重的影响了金属蜂窝材料本身的强度；(2)采用金属粉末增塑挤压-烧结工艺制备金属蜂窝材料，虽然改善了方法(1)中所存在的直通孔与直通孔之间连接性能较差的状况，但是这种制备金属蜂窝材料的方法成本较高，不易于推广；(3)Gasar法制备蜂窝材料，这种方法是利用饱和溶解有氢气(或氧气、氮气等)的金属熔体定向凝固，借助氢气在金属液相与固相中存在的较大溶解度差，利用金属-气体共晶反应，使气相与固相一起协同生长，来获得圆柱形气孔沿凝固方向定向排列于金属中的多孔结构，但是目前来讲这种制备方法仍处于研究阶段，不能够很好的控制制备得到的金属蜂窝材料的孔径和孔形状，因此这种方法重复性较差、性能不稳定、不能得到在孔轴向上尺寸较大的金属蜂窝材料并且成本较高。以上方法制备的金属蜂窝材料普遍强度较低，制约了金属蜂窝材料的使用和推广。

本发明充分利用了非晶合金的高强度、高弹性、良好的冲击韧性、耐腐蚀性能等优异的力学性能和化学性能，提出将非晶合金与按规律排列的空心管复合的办法来制备非晶合金蜂窝材料，提高金属蜂窝材料的强度和缓冲吸能的性能。通过控制空心管孔径来控制非晶合金蜂窝材料的孔隙率和孔径，通过控制空心管的数量和长度来控制非晶合金蜂窝材料尺寸。

发明内容

针对现有技术中制备得到的金属蜂窝材料普遍强度较低的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种非晶合金蜂窝材料，所述非晶合金蜂窝材料强度较高。

本发明的目的之二在于提供一种本发明所述的非晶合金蜂窝材料的制备方法，所述方法制备得到的非晶合金蜂窝材料强度较高，孔隙率、孔径以及外观尺寸可控。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种非晶合金蜂窝材料，所述材料由空心管与非晶合金复合而成，以空心管为直通孔，非晶合金为基体；其中，所述空心管的熔点高于所述非晶合金。

优选空心管的材料为金属材料或陶瓷材料。

优选空心管的内径为10μm～2mm，空心管壁厚为1μm～0.3mm；更优选空心管的内径为0.5mm～2mm，空心管壁厚为80μm～0.3mm。

本发明所述的一种非晶合金蜂窝材料的制备方法，所述方法具体步骤如下：

1)将空心管两端封口，防止非晶合金基体进入空心管内部。

2)将封口的空心管排列成预制体放入金属模具中。

3)在惰性气氛保护下，加热使合金或非晶合金完全熔化得到熔体，加压使熔体浸渗到金属模具中的预制体空心管与空心管之间的缝隙内，并使熔体快速冷却凝固形成非晶合金基体，得到本发明所述的一种非晶合金蜂窝材料。

其中，根据设计要求选择空心管的规格尺寸、数量和/或在金属模具中的排列方式，可以控制本发明所述方法制备得到的非晶合金蜂窝材料的孔隙率、孔径以及外观尺寸。

所述金属模具材料为导热性大的金属材料，可使熔体快速冷却凝固形成非晶合金基体；优选金属模具材料为铜。

所述惰性气氛为不与本发明所述非晶合金蜂窝材料中的空心管、合金和非晶合金产生化学反应的惰性气体。

所述熔体快速冷却凝固条件为本领域使合金快速冷却凝固形成非晶合金材料的常规技术手段。

有益效果

1.本发明一种非晶合金蜂窝材料，所述材料采用非晶合金材料作为基体，强度较高，同时内部直通孔由空心管形成，进一步提高了所述材料强度；

2.本发明一种非晶合金蜂窝材料的制备方法，所述方法制备的非晶合金蜂窝材料具有较高的强度，还可以方便地控制所述材料的孔隙率、孔径以及外观尺寸。

附图说明

图1为实施例1所述一种非晶合金蜂窝材料的剖面结构示意图。

其中，1-空心管，2-基体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

1)将外径为1mm、壁厚为0.15mm、长为40mm的不锈钢304合金空心管1两端封口，再用质量浓度为1％的HCl酸洗以去除所述空心管1表面的氧化皮和杂质，然后用去离子水冲洗，干燥备用。

2)将所述空心管1竖直码放在内径为50mm圆形的铜模具中，然后将铜模具放置于电弧熔炼炉中。

3)取Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅非晶合金放置于电弧熔炼炉中铜模具上方带有喷嘴的石英坩埚中，在氩气气氛保护下，将非晶合金在电弧熔炼炉中加热至1300℃完全熔化得到熔体；对熔体施加55Kpa的压力，将熔体压入铜模具中的空心管1与空心管1之间并使其快速冷却凝固为非晶合金基体2，得到一种非晶合金蜂窝材料，从铜模具中取出非晶合金蜂窝材料将其中空心管1的两端封口打开。所述非晶合金蜂窝材料由空心管1与非晶合金复合而成，以空心管1为直通孔，非晶合金为基体2，其中孔径为0.7mm，孔隙率为38％。

实施例2

1)取外径为2mm、壁厚为0.1mm、长为40mm的不锈钢304合金空心管1两端封口，再用质量浓度为1％的HCl酸洗以去除所述空心管1表面的氧化皮和杂质，然后用去离子水冲洗，干燥备用。

2)将所述空心管1竖直码放在内径为50mm的圆形铜模具中，然后将铜模具放置于电弧熔炼炉中。

3)称取合金粉末，以所述合金粉末的总体质量为100％计，其中Zr粉的质量分数为50％、Cu粉的质量分数为25％、Al粉的质量分数为9％、Ni粉的质量分数为16％，将所述合金粉末放置于电弧熔炼炉中铜模具上方带有喷嘴的石英坩埚中，在氩气气氛保护下，将所述合金粉末在电弧熔炼炉中加热至1300℃完全熔化得到熔体；对熔体施加55Kpa的压力，将熔体压入铜模具中的空心管1与空心管1之间并使其快速冷却凝固为非晶合金基体2，得到一种非晶合金蜂窝材料，从铜模具中取出非晶合金蜂窝材料将其中空心管1的两端封口打开。所述非晶合金蜂窝材料由空心管1与非晶合金复合而成，以空心管1为直通孔，非晶合金为基体2，其中孔径0.8mm，孔隙率为63％。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种非晶合金蜂窝材料，其特征在于：所述材料由空心管(1)与非晶合金复合而成，以空心管(1)为直通孔，非晶合金为基体(2)；其中，所述空心管(1)的熔点高于所述非晶合金。

2.根据权利要求1所述的一种非晶合金蜂窝材料，其特征在于：所述空心管(1)的材料为金属材料或陶瓷材料。

3.根据权利要求1所述的一种非晶合金蜂窝材料，其特征在于：所述空心管(1)的内径为10μm～2mm，空心管(1)的壁厚为1μm～0.3mm。

4.根据权利要求1所述的一种非晶合金蜂窝材料，其特征在于：所述空心管(1)的内径为0.5mm～2mm，空心管(1)的壁厚为80μm～0.3mm。

5.一种如权利要求1所述的非晶合金蜂窝材料的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

1)将空心管(1)两端封口；

2)将封口的空心管(1)排列成预制体放入金属模具中；

3)在惰性气氛保护下，加热使合金或非晶合金完全熔化得到熔体，加压使熔体浸渗到金属模具中的预制体空心管(1)与空心管(1)之间的缝隙内，并使熔体快速冷却凝固形成非晶合金基体(2)，得到一种非晶合金蜂窝材料。

6.根据权利要求5所述的一种非晶合金蜂窝材料的制备方法，其特征在于：金属模具材料为铜。