CN103586469A - 一种发泡多孔金属板的制备方法 - Google Patents

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李达人
韩胜利
崔利群
蔡一湘
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Abstract

一种发泡多孔金属板的制备方法，其特征在于步骤如下：将金属粉末或混合金属粉末与金属粉末质量0.5~5%的发泡剂TiH2混合，在球磨转速60~200rpm，球磨2~10小时后，在压力为150~300MPa下轧制成形板材；在真空度大于5×10-3Pa，温度500~550℃，保温2~4小时下发泡；在600~1800℃烧结2~6小时，得到所述多孔金属板。本发明无需制作模具，也无需包套轧制，降低成本，可制得大尺寸、厚度1~5mm具有连通孔隙特征的发泡多孔金属板。

Description

一种发泡多孔金属板的制备方法
技术领域
本发明属于多孔金属材料制备技术领域，尤其涉及一种适用于水、气等过滤用的多孔金属板制备方法。
背景技术
多孔金属材料具备优异的物理性能，如密度小、刚度大、比表面积大、吸能减振性能好、消音降噪效果好、电磁屏蔽性能高，广泛应用于航空、电子、医用材料及生物化学等领域。制备多孔金属材料的常用方法有以下几种：金属熔体发泡法、熔模铸造法、粉末冶金法、中空球烧结法和金属沉积法。
现有技术中，金属熔体发泡法需要特殊的发泡模具，不能连续生产，难以控制气泡的大小以得到均匀的多孔材料。熔模铸造法、中空球烧结法和金属沉积法工艺复杂且制备成本高，难以生产大尺寸、厚度可控的多孔金属板，也不适用于工业化生产。
粉末冶金法与其他方法比较优点是对设备的要求不高，烧结温度低，而且烧结温度、时间和气氛可以控制。Wen等（Wen C E, Yamada Y, Hodgson P D, Materials Science and Engineering C, 2006,26(8):439）采用传统粉末冶金技术制备了相对密度0.3的TiZr多孔医用材料，该材料孔结构和力学性能与自然骨都非常接近。昆明理工大学（刘菊芬，刘荣佩，史庆南，左孝青，《材料导报》，2002，16（8）：65-67）通过模压-发泡工艺成功获得结构可控的泡沫铝。
粉末冶金法制备多孔金属板主要包括粉末成型和烧结两部分。粉末成型的方法主要有模压成型、等静压成型、粉浆浇注和增塑挤压等方法。模压成型和增塑挤压法需要特殊的模具，等静压成型和粉浆浇注法需要特殊的设备、工艺复杂。
多孔金属材料具有良好的开发前景和广阔的应用前景，其制备工艺已经有了巨大发展，但这些制备工艺难以应用于制备大尺寸、厚度可控的多孔金属板，在材料结构的可控性、孔隙的均匀性等方面仍存在局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在金属粉末中发泡剂TiH2，经粉末轧制、发泡和烧结获得发泡多孔金属板的制备方法。
本发明的发泡多孔金属板的制备方法步骤如下：将金属粉末或混合金属粉末与金属粉末质量0.5~5%的发泡剂TiH2混合，在球磨转速60~200rpm，球磨2~10小时后，在压力为150~300MPa下轧制成形板材；在真空度大于5×10-3Pa，温度500~550℃，保温2~4小时下发泡；在600~1800℃烧结2~6小时，得到所述发泡多孔金属板。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明将添加了发泡剂的金属或金属混合粉末直接在粉末轧机上轧制成型后，烧结制备多孔金属板，简化了多孔金属板的制备工艺。本发明无需制作模具，也无需包套轧制或等温轧制，降低了成本，可制得大尺寸、厚度1~5mm，具有连通孔隙特征的多孔金属板。
具体实施方式
实施例一
称量1500克的Nb粉和15克的TiH2，置于球磨机中，转速150rpm球磨2.5h，在压力250MPa下，将混合粉冷轧成200mm×400mm×2mm的板坯；然后将板坯置于真空炉中，在温度为500℃，保温4h，使TiH2分解释放出氢气；将发泡后的板坯在温度1750℃，保温时间4h烧结制得发泡多孔Nb板。
实施例二
称量1200克的Ti粉和36克的TiH2，置于球磨机中，转速100rpm球磨6h，在压力170MPa下，将混合粉冷轧成200mm×400mm×3mm的板坯；然后将板坯置于真空炉中，在温度为520℃，保温3h，使TiH2分解释放出氢气；将发泡后的板坯在温度1050℃，保温时间2h烧结制得发泡多孔Ti板。
实施例三
称量2600克的Ni粉和130克的TiH2，置于球磨机中，转速200rpm球磨2.5h，在压力150MPa下，将混合粉冷轧成200mm×400mm×3.5mm的板坯；然后将板坯置于真空炉中，在温度为550℃，保温1.5h，使TiH2分解释放出氢气；将发泡后的板坯在温度1000℃，保温时间2h烧结制得发泡多孔Ni板。
实施例四
Ti粉和Al粉的摩尔比1:2，TiH2粉为Ti粉和Al粉质量的5%。置于球磨机中，转速150rpm球磨2.5h，在压力150MPa下，将混合粉冷轧成200mm×400mm×5mm的板坯；然后将板坯置于真空炉中，在温度520℃，保温3h，使TiH2分解释放出氢气；将发泡后的板坯在温度620℃，保温时间6h烧结制得发泡多孔TiAl2板。

Claims (2)

1.一种发泡多孔金属板的制备方法，其特征在于步骤如下：将金属粉末或混合金属粉末与金属粉末质量0.5~5%的发泡剂TiH2混合，在球磨转速60~200rpm，球磨2~10小时后，在压力为150~300MPa下轧制成形板材；在真空度大于5×10-3Pa，温度500~550℃，保温2~4小时下发泡；在600~1800℃烧结2~6小时，得到所述发泡多孔金属板。
2.根据权利要求1所述的发泡多孔金属板的制备方法，其特征在于所述金属粉末为Nb、Ti、Ni或Al。
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