CN105274379A - 一种金属多孔材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属多孔材料的制备方法，该金属多孔材料包括具有三维网格结构的框架和嵌套于所述三维网格结构内部的多孔烧结体；该制备方法包括以下步骤：一、建立框架的三维实体模型；二、切层处理得到二维切片层；三、将二维切片层的数据导入快速成型机中，利用增材制造方法制备金属多孔材料的框架；四、高温烧结制备多孔烧结体后得到金属多孔材料。本发明结合增材制造方法和高温烧结的工艺过程，制备出的金属多孔材料由具有三维网格结构的框架和嵌套于所述三维网格结构内部的多孔烧结体组成，该方法发挥了两种制备工艺的优势，能够制备出满足多种特殊要求的高强度结构金属多孔材料。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种金属多孔材料的制备方法。
背景技术
金属多孔材料的结构特点使其同时具备了结构材料和功能材料的特性。作为结构材料,它具有轻质、高比强度、高比刚度的特点，作为功能材料,它具有阻尼、吸声、散热、能量吸收、电磁屏蔽、阻燃等多种功能，所以在过滤、分离、表面燃烧、流态化布气、减震降噪、相变换热等领域具有广泛的应用价值，而如何通过孔结构的设计使金属多孔结构更好地满足使用要求是金属多孔材料领域永恒的话题。
传统金属多孔材料的孔结构包括开孔、闭孔、球形孔、非球形孔、任意孔及规则孔等。传统制备技术主要分为粉末冶金技术与熔炼发泡技术，其中粉末冶金技术主要得到微米级非球形开孔结构，发泡技术主要得到毫米级球形闭孔结构，这两种孔结构均由大小不一的孔隙组成，孔径分布通常为正态分布。
增材制造方法是按照构件的三维数字化图形，逐点逐线逐层实现材料快速堆积成形的新工艺、新方法，具有直接性、快速性、准确性及擅长制作复杂形状实体的特性，在金属多孔材料制备上具有明显的优势。其中以铺粉法为送料方式的粉床增材制造方法因其成形精度高的优点，应用更为广泛。近年来，人们用增材制造方法制备了多种孔结构的金属多孔材料，但是，此种方法多用于制备毫米级孔，在直接成形微米级孔方面存在一定限制，比如，孔道内部会有一定的残余粉末，需利用高压气体将其吹出，如果孔径很小会造成粉末去除困难，且该方法本身很难成形很小如微米级的孔。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种金属多孔材料的制备方法，该方法结合增材制造方法和高温烧结的工艺过程，制备出的金属多孔材料由具有三维网格结构的框架和嵌套于所述三维网格结构内部的多孔烧结体组成，该方法发挥了两种制备工艺的优势，制备出可满足多种特殊要求的高强度结构金属多孔材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：该金属多孔材料包括具有三维网格结构的框架和嵌套于所述三维网格结构内部的多孔烧结体，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据所要制备的金属多孔材料中框架的形状和尺寸，利用三维建模软件在计算机中建立框架的三维实体模型；
步骤二、将步骤一中所述三维实体模型的数据导入切层软件中，对三维实体模型进行切层处理，得到二维切片层；
步骤三、将步骤二中所述二维切片层的数据导入快速成型机中，选择与所要制备的金属多孔材料材质相同的金属粉末为原料，利用增材制造方法制备金属多孔材料的框架；所述增材制造方法中的铺粉厚度为0.05mm～0.2mm；
步骤四、根据所要制备的金属多孔材料框架内部多孔烧结体的设计要求保留框架中三维网格结构内部的金属粉末，然后将所述框架置于烧结炉内，在真空度不小于10-2Pa的条件下进行高温烧结，随炉冷却后得到金属多孔材料；所述高温烧结的温度为金属粉末熔点的0.8～0.9倍，所述高温烧结的时间为2h～4h。
上述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤三中所述快速成型机为电子束快速成型机。
上述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤三所述增材制造方法中的预热过程的工艺参数为：预热温度为500℃～800℃，电子束的束流强度为10mA～40mA；步骤三所述增材制造方法中的成形过程的工艺参数为：电子束的扫描速度为200mm/s～5000mm/s，电子束的束流强度为20mA～35mA。
上述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤三中所述快速成型机为激光快速成型机。
上述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤三中所述增材制造方法的工艺参数为：激光扫描速度为5mm/s～30mm/s，激光功率为350W～500W。
上述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤一中所述三维建模软件为AutoCAD软件或Solodworks软件。
上述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤二中所述切层软件为NetFabb软件或Magics软件。
上述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤三中所述金属粉末为粒径小于150μm的球形金属粉末。
上述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：所述三维网格结构的网格尺寸为(0.5mm～2mm)×(0.5mm～2mm)×(0.5mm～2mm)，所述多孔烧结体中微孔的平均孔径为10μm～100μm。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明根据增材制造方法具有直接性、快速性、准确性及擅长制作复杂形状实体的特性的这一特点，将增材制造方法与高温烧结的工艺相结合，采用增材制造方法成形具有微米级的三维网格结构的框架，三维网格结构内部残留粉末保留，经高温烧结形成具有微米级孔的多孔烧结体，该方法发挥了两种制备工艺的优势，制备出可满足多种特殊要求的高强度结构金属多孔材料。
2、本发明中采用增材制造方法制备的框架中三维网格大小、形貌、分布(如多层、梯度等)等可根据需要任意调整，在采用增材制造方法成形出框架后，根据需要保留三维网格内全部或部分原料，然后置于烧结炉内进行高温烧结，在烧结过程中三维网格结构内的金属粉末互相粘结，形成多孔烧结体，最终形成框架的三维网格结构内部嵌套多孔烧结体的新型孔结构材料，高温烧结的工艺制备微孔解决了增材制造方法在制备小孔或微孔时的困难。
3、本发明可以自由调整框架中三维网格结构的类型、大小以及内部多孔烧结体的分布，进而满足不同工况下的使用要求。
4、本发明制备金属多孔材料中的框架可作为加强筋，提高材料的力学性能，多孔烧结体内部的细小微米级孔具有减震、吸音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽、阻燃等物理性能，该金属多孔材料的多孔结构可用于过滤、分离、表面燃烧、流态化布气等领域。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1建立的金属多孔材料的三维实体模拟示意图。
图2为本发明实施例1制备的金属多孔材料的扫描电镜照片。
图3为本发明实施例1制备的金属多孔材料中多孔烧结体的扫描电镜照片。
图4为本发明实施例2建立的金属多孔材料的三维实体模拟示意图。
图5为本发明实施例3建立的金属多孔材料的三维实体模拟示意图。
图6为本发明实施例4在髋关节臼杯表面建立金属多孔材料的三维实体模拟示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例所要制备的金属多孔材料的材质为NiCr合金，具体规格为30mm(长)×30mm(宽)×3mm(高)，该金属多孔材料包括具有三维网格结构的框架和嵌套于所述框架的全部三维网格结构内部的多孔烧结体，所述三维网格结构的网格尺寸为1mm×1mm×1mm，所述多孔烧结体中微孔的平均孔径约为30μm～100μm，该金属多孔材料可应用于气固分离材料。
本实施例所要制备的金属多孔材料的三维实体模型如图1所示，其具体制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据所要制备的金属多孔材料中框架的形状和尺寸，利用三维建模软件在计算机中建立框架的三维实体模型；所述三维建模软件优选为AutoCAD软件；
步骤二、将步骤一中所述三维实体模型的数据导入切层软件中，对三维实体模型进行切层处理，得到二维切片层；所述切层软件优选为NetFabb软件；
步骤三、将步骤二中所述二维切片层的数据导入电子束快速成型机中，选择NiCr合金粉末为原料，利用增材制造方法在真空度不小于5×10-2Pa的条件下制备金属多孔材料的框架；所述增材制造方法中的铺粉厚度为0.05mm，所述NiCr合金粉末优选为粒径小于150μm的球形NiCr合金粉末，所述增材制造方法中的预热过程的工艺参数为：预热温度为750℃，电子束的束流强度为30mA；所述增材制造方法中的成形过程的工艺参数为：电子束的扫描速度为4000mm/s，束流强度为35mA；
步骤四、根据所要制备的金属多孔材料框架内部多孔烧结体的设计要求保留框架中全部三维网格结构内部的金属粉末，然后将所述框架置于烧结炉内，在真空度不小于10-2Pa的条件下进行高温烧结，随炉冷却后得到金属多孔材料；所述高温烧结的温度为金属粉末熔点的0.8倍(约1300℃)，所述高温烧结的时间为4h。
从图2中可以看出，本实施例制备的金属多孔材料中三维网格结构的网格尺寸为1mm×1mm×1mm，框架中三维网格结构内部的原料粉末经高温烧结形成具有相互连通但形状不规则的微孔的多孔烧结体，该多孔烧结体中微孔的平均孔径约为30μm～100μm。
本实施例制备的多孔金属材料的过滤精度可达到50μm，满足应用于气固分离材料的要求。
实施例2
本实施例所要制备的金属多孔材料的材质为NiCr合金，具体规格为30mm(长)×30mm(宽)×3mm(高)，该金属多孔材料包括具有三维网格结构的框架和嵌套于所述框架中部分三维网格结构内部的多孔烧结体，其中三维网格结构内部嵌套有多孔烧结体的框架高度占框架总高度的1/4，所述三维网格结构的网格尺寸为1mm×1mm×1mm，所述多孔烧结体中微孔的平均孔径约为30μm～100μm，该金属多孔材料可应用于过滤材料。
本实施例所要制备的金属多孔材料的三维实体模型如图4所示，其具体制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据所要制备的金属多孔材料中框架的形状和尺寸，利用三维建模软件在计算机中建立框架的三维实体模型；所述三维建模软件优选为AutoCAD软件；
步骤二、将步骤一中所述三维实体模型的数据导入切层软件中，对三维实体模型进行切层处理，得到二维切片层；所述切层软件优选为Magics软件；
步骤三、将步骤二中所述二维切片层的数据导入电子束快速成型机中，选择NiCr合金粉末为原料，利用增材制造方法在真空度不小于5×10-2Pa的条件下制备金属多孔材料的框架；所述增材制造方法中的铺粉厚度为0.1mm，所述NiCr合金粉末优选为粒径小于150μm的球形NiCr合金粉末，所述增材制造方法中的预热过程的工艺参数为：预热温度为800℃，电子束的束流强度为40mA；所述增材制造方法中的成形过程的工艺参数为：电子束的扫描速度为5000mm/s，束流强度为25mA；
步骤四、根据所要制备的金属多孔材料框架内部多孔烧结体的设计要求保留框架上部1/4高度的三维网格结构内部的金属粉末，多余的金属粉末利用高压气体吹除，然后将所述框架置于烧结炉内，在真空度不小于10-2Pa的条件下进行高温烧结，随炉冷却后得到金属多孔材料；所述高温烧结的温度为金属粉末熔点的0.8倍(约1300℃)，所述高温烧结的时间为2h。
本实施例制备的金属多孔材料中三维网格结构的网格尺寸为1mm×1mm×1mm，框架上部1/4高度的三维网格结构内部的原料粉末经高温烧结形成具有相互连通但形状不规则的微孔的多孔烧结体，该多孔烧结体中微孔的平均孔径约为30μm～100μm。
本实施例制备的多孔金属材料的过滤精度可达到50μm，满足应用于过滤材料的要求。
实施例3
本实施例所要制备的金属多孔材料的材质为Ti-6Al-4V合金，具体规格为100mm(长)×70mm(宽)×20mm(高)，该金属多孔材料包括具有三维网格结构的框架和嵌套于所述框架的部分三维网格结构内部的多孔烧结体，所述三维网格结构的网格尺寸从上至下依次为0.5mm×0.5mm×0.5mm和1mm×1mm×1mm，其中网格尺寸为0.5mm×0.5mm×0.5mm的三维网格结构内部嵌套有多孔烧结体，所述多孔烧结体中微孔的平均孔径约为30μm～100μm，该金属多孔材料可应用于阻燃材料。
本实施例所要制备的金属多孔材料的三维实体模型如图5所示，其具体制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据所要制备的金属多孔材料中框架的形状和尺寸，利用三维建模软件在计算机中建立框架的三维实体模型；所述三维建模软件优选为Solodworks软件；
步骤二、将步骤一中所述三维实体模型的数据导入切层软件中，对三维实体模型进行切层处理，得到二维切片层；所述切层软件优选为NetFabb软件；
步骤三、将步骤二中所述二维切片层的数据导入电子束快速成型机中，选择Ti-6Al-4V合金粉末为原料，利用增材制造方法在真空度不小于5×10-2Pa的条件下制备金属多孔材料的框架；所述增材制造方法中的铺粉厚度为0.05mm，所述Ti-6Al-4V合金粉末优选为粒径小于150μm的球形Ti-6Al-4V合金粉末，增材制造方法中的预热过程的工艺参数为：预热温度为730℃，电子束的束流强度为30mA；所述增材制造方法中的成形过程的工艺参数为：电子束的扫描速度为4500mm/s，束流强度为25mA；
步骤四、根据所要制备的金属多孔材料框架内部多孔烧结体的设计要求保留框架中网格尺寸为0.5mm×0.5mm×0.5mm的三维网格结构内部的金属粉末，多余的金属粉末利用高压气体吹除，然后将所述框架置于烧结炉内，在真空度不低于10-2Pa的条件下进行高温烧结，随炉冷却后得到金属多孔材料；所述高温烧结的温度为金属粉末熔点的0.9倍(约1300℃)，所述高温烧结的时间为2h。
本实施例制备的多孔金属材料中三维网格结构的网格尺寸从上至下依次为0.5mm×0.5mm×0.5mm和1mm×1mm×1mm，框架中网格尺寸为0.5mm×0.5mm×0.5mm的三维网格结构内部的原料粉末经高温烧结形成具有相互连通但形状不规则的微孔的多孔烧结体，该多孔烧结体中微孔的平均孔径约为30μm～100μm。
实施例4
如图6所示，本实施例在生物医疗用髋关节臼杯表层制备厚度约为2mm的金属多孔材料，该金属多孔材料的材质为Ti-5Ta-6Zr-30Nb合金，该金属多孔材料包括具有三维网格结构的框架和嵌套于所述三维网格结构内部的多孔烧结体，所述三维网格结构的网格尺寸为1mm×1mm×1mm，所述多孔烧结体中微孔的平均孔径约为30μm～100μm。
本实施例具体制备方法包括以下步骤：
步步骤一、根据所要制备的金属多孔材料中框架的形状和尺寸，利用三维建模软件在计算机中建立框架的三维实体模型；所述三维建模软件优选为AutoCAD软件；
步骤二、将步骤一中所述三维实体模型的数据导入切层软件中，对三维实体模型进行切层处理，得到二维切片层；所述切层软件优选为NetFabb软件；
步骤三、将步骤二中所述二维切片层的数据导入电子束快速成型机中，选择Ti-5Ta-6Zr-30Nb合金粉末为原料，利用增材制造方法，在真空度不小于5×10-2Pa的条件下制备金属多孔材料的框架；所述增材制造方法中的铺粉厚度为0.2mm，所述Ti-5Ta-6Zr-30Nb合金粉末优选为粒径小于150μm的球形Ti-5Ta-6Zr-30Nb合金粉末，所述增材制造方法中的预热过程的工艺参数为：预热温度为600℃，电子束的束流强度为10mA；所述增材制造方法中的成形过程的工艺参数为：电子束的扫描速度为2000mm/s，束流强度为25mA；
步骤四、根据所要制备的金属多孔材料框架内部多孔烧结体的设计要求保留框架中全部三维网格结构内部的金属粉末，然后将所述框架置于烧结炉内，在真空度不低于10-2Pa的条件下进行高温烧结，随炉冷却后得到金属多孔材料；所述高温烧结的温度为金属粉末熔点的0.8倍(约1450℃)，所述高温烧结的时间为3h。
本实施例制备的多孔金属材料中三维网格结构的网格尺寸为1mm×1mm×1mm，框架中全部三维网格结构内部的原料粉末经高温烧结形成具有相互连通但形状不规则的微孔的多孔烧结体，该多孔烧结体中微孔的平均孔径约为30μm～100μm。
实施例5
本实施例所要制备的金属多孔材料的材质为不锈钢，具体规格为30mm(长)×30mm(宽)×3mm(高)，该金属多孔材料包括具有三维网格结构的框架和嵌套于全部三维网格结构内部的多孔烧结体，所述三维网格结构的网格尺寸2mm×2mm×2mm，所述多孔烧结体中微孔的平均孔径约为10μm～100μm，该金属多孔材料可应用于过滤材料。
本实施例所要制备的金属多孔材料的具体制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据所要制备的金属多孔材料中框架的形状和尺寸，利用三维建模软件在计算机中建立框架的三维实体模型；所述三维建模软件优选为Solodworks软件；
步骤二、将步骤一中所述三维实体模型的数据导入切层软件中，对三维实体模型进行切层处理，得到二维切片层；所述切层软件优选为NetFabb软件；
步骤三、将步骤二中所述二维切片层的数据导入电子束快速成型机中，选择不锈钢粉末为原料，利用增材制造方法在真空度不小于5×10-2Pa的条件下制备金属多孔材料的框架；所述增材制造方法中的铺粉厚度为0.07mm，所述不锈钢粉末优选为粒径小于150μm的球形不锈钢粉末，所述增材制造方法中的预热过程的工艺参数为：预热温度为500℃，电子束的束流强度为30mA；所述增材制造方法中的成形过程的工艺参数为：电子束的扫描速度为200mm/s，束流强度为20mA；
步骤四、根据所要制备的金属多孔材料框架内部多孔烧结体的设计要求保留框架中全部三维网格结构内部的金属粉末，然后将所述框架置于烧结炉内，在真空度不低于10-2Pa的条件下进行高温烧结，随炉冷却后得到金属多孔材料；所述高温烧结的温度为金属粉末熔点的0.8倍(约1200℃)，所述高温烧结的时间为2.5h。
本实施例制备的多孔金属材料中三维网格结构的网格尺寸为2mm×2mm×2mm，框架中全部网格内部的原料粉末经高温烧结形成具有相互连通但形状不规则的微孔的多孔烧结体，该多孔烧结体中微孔的平均孔径约为10μm～100μm。
本实施例制备的多孔金属材料的过滤精度可到到30μm，满足应用于过滤材料的要求。
实施例6
本实施例所要制备的金属多孔材料的材质为NiCr合金，具体规格为30mm(长)×30mm(宽)×3mm(高)，该金属多孔材料包括具有三维网格结构的框架和嵌套于全部三维网格结构内部的多孔烧结体，所述三维网格结构的网格尺寸0.5mm×0.5mm×0.5mm，所述多孔烧结体中微孔的平均孔径约为10μm～30μm，该金属多孔材料可应用于过滤材料。
本实施例所要制备的金属多孔材料的具体制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据所要制备的金属多孔材料中框架的形状和尺寸，利用三维建模软件在计算机中建立框架的三维实体模型；所述三维建模软件优选为AutoCAD软件；
步骤二、将步骤一中所述三维实体模型的数据导入切层软件中，对三维实体模型进行切层处理，得到二维切片层；所述切层软件优选为NetFabb软件；
步骤三、将步骤二中所述二维切片层的数据导入激光快速成型机中，选择NiCr合金粉末为原料，利用增材制造方法制备具有三维网格结构的金属多孔材料；所述增材制造方法中的铺粉厚度为0.05mm，所述NiCr合金粉末优选粒径为30μm～50μm的球形NiCr合金粉末，所述增材制造方法的工艺参数为：激光扫描速度为5mm/s，激光功率为350W；
步骤四、根据所要制备的金属多孔材料框架内部多孔烧结体的设计要求保留框架中全部三维网格结构内部的金属粉末，然后将所述框架置于烧结炉内，在真空度不低于10-2Pa的条件下进行高温烧结，随炉冷却后得到金属多孔材料；所述高温烧结的温度为金属粉末熔点的0.8倍(约1300℃)，所述高温烧结的时间为2h。
本实施例制备的多孔金属材料中三维网格结构的网格尺寸为0.5mm×0.5mm×0.5mm，框架中全部三维网格结构内部的原料粉末经高温烧结形成具有相互连通但形状不规则的微孔的多孔烧结体，该多孔烧结体中微孔的平均孔径约为10μm～30μm。
本实施例制备的多孔金属材料的过滤精度可达到15μm，满足应用于过滤材料的要求。
实施例7
本实施例所要制备的金属多孔材料的材质为Ti-6Al-4V合金，具体规格为30mm(长)×30mm(宽)×3mm(高)，该金属多孔材料包括具有三维网格结构的框架和嵌套于全部三维网格结构内部的多孔烧结体，所述三维网格结构的网格尺寸0.8mm×0.8mm×0.8mm，所述多孔烧结体中微孔的平均孔径约为30μm～50μm，该金属多孔材料可应用于过滤材料。
本实施例所要制备的金属多孔材料的具体制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据所要制备的金属多孔材料中框架的形状和尺寸，利用三维建模软件在计算机中建立框架的三维实体模型；所述三维建模软件优选为AutoCAD软件；
步骤二、将步骤一中所述三维实体模型的数据导入切层软件中，对三维实体模型进行切层处理，得到二维切片层；所述切层软件优选为Magics软件；
步骤三、将步骤二中所述二维切片层的数据导入激光快速成型机中，选择Ti-6Al-4V合金粉末为原料，利用增材制造方法制备具有三维网格结构的金属多孔材料；所述增材制造方法中的铺粉厚度为0.1mm，所述Ti-6Al-4V合金粉末优选粒径为30μm～50μm的球形Ti-6Al-4V合金粉末，所述增材制造方法的工艺参数为：激光扫描速度为18mm/s，激光功率为430W；
步骤四、根据所要制备的金属多孔材料框架内部多孔烧结体的设计要求保留框架中全部三维网格结构内部的金属粉末，然后将所述框架置于烧结炉内，在真空度不低于10-2Pa的条件下进行高温烧结，随炉冷却后得到金属多孔材料；所述高温烧结的温度为金属粉末熔点的0.9倍(约1300℃)，所述高温烧结的时间为3h。
本实施例制备的多孔金属材料中三维网格结构的网格尺寸为0.8mm×0.8mm×0.8mm，框架中全部三维网格内部的原料粉末经高温烧结形成具有相互连通但形状不规则的微孔的多孔烧结体，该多孔烧结体中微孔的平均孔径约为30μm～50μm。
本实施例制备的多孔金属材料的过滤精度可达到40μm，满足应用于过滤材料的要求。
实施例8
本实施例所要制备的金属多孔材料的材质为不锈钢，具体规格为30mm(长)×30mm(宽)×3mm(高)，该金属多孔材料包括具有三维网格结构的框架和嵌套于全部三维网格结构内部的多孔烧结体，所述三维网格结构的网格尺寸0.5mm×0.5mm×0.5mm，所述多孔烧结体中微孔的平均孔径约为50μm～100μm，该金属多孔材料可应用于过滤材料。
本实施例所要制备的金属多孔材料的具体制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据所要制备的金属多孔材料中框架的形状和尺寸，利用三维建模软件在计算机中建立框架的三维实体模型；所述三维建模软件优选为Solodworks软件；
步骤二、将步骤一中所述三维实体模型的数据导入切层软件中，对三维实体模型进行切层处理，得到二维切片层；所述切层软件优选为Magics软件；
步骤三、将步骤二中所述二维切片层的数据导入激光快速成型机中，选择不锈钢粉末为原料，利用增材制造方法制备具有三维网格结构的金属多孔材料；所述增材制造方法中的铺粉厚度为0.2mm，所述不锈钢粉末优选粒径为50μm～100μm的球形不锈钢粉末，所述增材制造方法的工艺参数为：激光扫描速度为30mm/s，激光功率为500W；
步骤四、根据所要制备的金属多孔材料框架内部多孔烧结体的设计要求保留框架中全部三维网格结构内部的金属粉末，然后将所述框架置于烧结炉内，在真空度不低于10-2Pa的条件下进行高温烧结，随炉冷却后得到金属多孔材料；所述高温烧结的温度为金属粉末熔点的0.8倍(约1200℃)，所述高温烧结的时间为4h。
本实施例制备的多孔金属材料中三维网格结构的网格尺寸为0.5mm×0.5mm×0.5mm，框架中全部三维网格结构内部的原料粉末经高温烧结形成具有相互连通但形状不规则的微孔的多孔烧结体，该多孔烧结体中微孔的平均孔径约为50μm～100μm。
本实施例制备的多孔金属材料的过滤精度可达到70μm，满足应用于过滤材料的要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：该金属多孔材料包括具有三维网格结构的框架和嵌套于所述三维网格结构内部的多孔烧结体，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、根据所要制备的金属多孔材料中框架的形状和尺寸，利用三维建模软件在计算机中建立框架的三维实体模型；
步骤二、将步骤一中所述三维实体模型的数据导入切层软件中，对三维实体模型进行切层处理，得到二维切片层；
步骤三、将步骤二中所述二维切片层的数据导入快速成型机中，选择与所要制备的金属多孔材料材质相同的金属粉末为原料，利用增材制造方法制备金属多孔材料的框架；所述增材制造方法中的铺粉厚度为0.05mm～0.2mm；
步骤四、根据所要制备的金属多孔材料框架内部多孔烧结体的设计要求保留框架中三维网格结构内部的金属粉末，然后将所述框架置于烧结炉内，在真空度不小于10-2Pa的条件下进行高温烧结，随炉冷却后得到金属多孔材料；所述高温烧结的温度为金属粉末熔点的0.8～0.9倍，所述高温烧结的时间为2h～4h。
2.按照权利要求1所述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤三中所述快速成型机为电子束快速成型机。
3.按照权利要求2所述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤三所述增材制造方法中的预热过程的工艺参数为：预热温度为500℃～800℃，电子束的束流强度为10mA～40mA；步骤三所述增材制造方法中的成形过程的工艺参数为：电子束的扫描速度为200mm/s～5000mm/s，电子束的束流强度为20mA～35mA。
4.按照权利要求1所述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤三中所述快速成型机为激光快速成型机。
5.按照权利要求4所述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤三中所述增材制造方法的工艺参数为：激光扫描速度为5mm/s～30mm/s，激光功率为350W～500W。
6.按照权利要求1所述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤一中所述三维建模软件为AutoCAD软件或Solodworks软件。
7.按照权利要求1所述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤二中所述切层软件为NetFabb软件或Magics软件。
8.按照权利要求1所述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤三中所述金属粉末为粒径小于150μm的球形金属粉末。
9.按照权利要求1所述的一种金属多孔材料的制备方法，其特征在于：所述三维网格结构的网格尺寸为(0.5mm～2mm)×(0.5mm～2mm)×(0.5mm～2mm)，所述多孔烧结体中微孔的平均孔径为10μm～100μm。
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