CN109652674A - 粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，将金属粉或合金粉与发泡剂混合得到芯层混料；将芯层混料压制形成发泡前驱体；将发泡前驱体置于发泡模具中；以及将发泡模具放入发泡炉进行发泡，发泡模具包括顶盖及底座，顶盖为凹形，具有水平设置的第一平板、竖直设置的第一侧壁、凸出于第一侧壁外表面的限位部以及凸出于第一平板上表面的第一筋条；第一平板的边缘与第一侧壁的下边缘连接；底座包括水平设置第二平板、竖直设置的第二侧壁以及凸出于第二平板下表面的第二筋条；第二侧壁的下边缘与第二平板连接，且第二侧壁至少部分围绕第二平板并与第二平板共同形成空腔；第一侧壁及第一平板能够放置于空腔内，第一侧壁与第二侧壁接触，且第二侧壁的上边缘与限位部接触，使顶盖与底座共同形成发泡腔，发泡前驱体设置在发泡腔中。

Description

粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法

技术领域

本发明涉及泡沫金属领域，特别是粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法。

背景技术

泡沫铝三明治结构是一种多孔结构功能材料，具有优异的物理性能和力学性能，如轻质、吸能、减震、缓冲、隔音吸声、隔热、电磁屏蔽等；能够满足系统减重、结构承载和功能一体化等多方面性能需求，适应未来航空航天、汽车制造、轨道交通等领域对结构功能材料的要求，具有广阔的开发及应用前景。

目前，主要通过粘结/焊接法和粉末冶金法来制备泡沫铝三明治结构，两者相比较而言，粘结/焊接法主要通过熔体发泡及吹气法，可生产尺寸相对较大的泡沫铝芯层，后期通过与面板的粘结或焊接制备出尺寸相对较大的泡沫铝三明治结构。但粘结/焊接法的缺点是制备出的泡沫铝三明治结构芯层/面板结合均匀性差、强度低导致力学性能相对较差，并且界面结合处的耐高温、耐腐蚀能力差。粉末冶金法是目前制备性能稳定、优异的泡沫铝三明治结构较好的方法，不但实现了芯层/面板之间的冶金结合，而且从根本上解决了粘结法所制备出产品的耐高温、耐腐蚀能力差及易老化等缺点。

然而，通过传统的发泡工艺制备出的大尺寸泡沫铝三明治结构的力学性能仍有不足。

发明内容

基于此，有必要提供一种适用于泡沫冶金法制备大尺寸泡沫金属的发泡方法。

本发明提供一种粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，包括：

将金属粉或合金粉与发泡剂混合得到芯层混料；

将所述芯层混料压制形成发泡前驱体；

将所述发泡前驱体置于发泡模具中；以及

将所述发泡模具放入发泡炉进行发泡，

其中，所述发泡模具包括顶盖及底座，

所述顶盖为凹形，具有水平设置的第一平板、竖直设置的第一侧壁、凸出于第一侧壁外表面的限位部以及凸出于所述第一平板上表面的第一筋条；

所述第一平板的边缘与所述第一侧壁的下边缘连接；

所述底座包括水平设置第二平板、竖直设置的第二侧壁以及凸出于所述第二平板下表面的第二筋条；

所述第二侧壁的下边缘与所述第二平板连接，且所述第二侧壁至少部分围绕所述第二平板并与所述第二平板共同形成空腔；

所述第一侧壁及所述第一平板能够放置于所述空腔内，所述第一侧壁与所述第二侧壁接触，且所述第二侧壁的上边缘与所述限位部接触，使所述顶盖与所述底座共同形成发泡腔，所述发泡前驱体设置在所述发泡腔中。

在其中一个实施例中，所述将所述芯层混料压制形成发泡前驱体的步骤包括：

将所述芯层混料模压成小型模压块；

将多个所述小型模压块并排置于一金属板上；以及

在所述小型模压块上叠加放置另一金属板，以得到三明治结构的发泡前驱体。

在其中一个实施例中，还包括：在所述发泡前，将装有所述发泡前驱体的所述发泡模具预热至400℃至500℃。

在其中一个实施例中，所述将所述芯层混料压制形成发泡前驱体的步骤包括：

将所述芯层混料填充至金属盒后密封，以形成预制复合坯；

对所述预制复合坯进行轧制；以及

对轧制后的所述预制复合坯的四周进行切割裁边，得到三明治结构的发泡前驱体。

在其中一个实施例中，所述轧制包括冷预轧和至少三次热复轧，

其中，所述冷预轧的轧制压力为1200kN至1800kN，轧制速度为0.03m/s至0.09m/s，轧制下压率为40％至50％；所述热复轧中，所述预制复合坯的温度为350℃至450℃，轧制压力为1200kN至1800kN，轧制速度为0.03m/s至0.09m/s，轧制下压率为40％至50％。

在其中一个实施例中，所述芯层混料还包括泡孔稳定剂，所述发泡剂的添加量为所述芯层混料的质量的0.5％至1.0％，所述泡孔稳定剂为所述芯层混料的质量的3％至8％。

在其中一个实施例中，所述发泡剂为由低熔点金属包覆的氢化钛，所述低熔点金属的熔点低于金属铝的熔点且低于所述氢化钛的分解温度。

在其中一个实施例中，所述由低熔点金属包覆的氢化钛在混合前在450℃至500℃下保温预处理1小时至3小时。

在其中一个实施例中，所述将所述发泡模具放入发泡炉进行发泡的发泡温度为650℃至720℃。

在其中一个实施例中，还包括：通过设置在所述发泡炉内的第一运输机构将所述发泡模具从所述发泡炉的开口运动至所述发泡炉的炉膛内。

在其中一个实施例中，还包括：通过可移动地设置于所述发泡炉外的运输装置在所述发泡炉外运输所述发泡模具，所述运输装置包括第二运输机构，所述第二运输机构的一端能够与所述第一运输机构靠近所述开口的一端衔接，支撑并引导所述发泡模具从所述发泡炉外运动至所述开口。

在其中一个实施例中，所述第二运输机构和所述第一运输机构水平设置且高度相等，使所述发泡模具在所述发泡炉外及所述炉膛中能够水平运动。

在其中一个实施例中，所述第一运输机构和所述第二运输机构中的至少一个为滑槽、导轨或传送带。

本发明还提供一种粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，包括：

将金属粉或合金粉与发泡剂混合得到芯层混料；

将所述芯层混料模压成小型模压块；

将多个所述小型模压块并排置于一金属板上；以及

在所述小型模压块上叠加放置另一金属板，以得到三明治结构的发泡前驱体；

将所述发泡前驱体置于发泡模具中；以及

将所述发泡模具放入发泡炉进行发泡。

当使用大尺寸发泡模具时，如果增加发泡模具的第一平板和第二平板的厚度，容易导致热量难以快速到达发泡腔，本发明粉末冶金法制备泡沫金属的方法，使用的发泡模具通过在凹形的顶盖的凹陷部设置突出于顶盖的第一平板的上表面的筋条，并且与顶盖配合使用的底座设置突出于第二平板下表面的筋条，使得在通过粉末冶金法制备大尺寸泡沫金属时，无需增加第一平板和第二平板的厚度即可以有效抑制使用过程中第一平板和第二平板的热变形，使热量迅速通过第一平板和第二平板到达发泡腔，从而使泡沫金属具有较好的泡孔均一性，提高了泡沫金属的力学性能。同时还有效地避免了由于第一平板和第二平板的厚度减小导致的发泡模具在升温和降温的过程中发生形变，进而保证了生产出的泡沫金属的尺寸稳定性。

上述泡沫冶金法制备泡沫金属的方法，通过将芯层混料先压制成小型模压块，避免了通过直接压制得到大尺寸发泡前驱体会导致的发泡前驱体中的芯层混料不均匀的问题。另外，在传统的制备大尺寸发泡前驱体的过程中，为了提高芯层及发泡后的泡沫金属的泡孔的均匀性，对设备的要求较高，而通过本发明的这种方法，可以容易保证每个小型模压块的均匀性，从而保证三明治结构的发泡前驱体中的芯层混料的均匀性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法中的发泡模具分解状态的主视示意图；

图3为本发明实施例提供的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法中的发泡模具组合状态的主视示意图；

图4为本发明实施例提供的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法中的发泡模具组合状态的侧视示意图；

图5为本发明实施例的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法中的发泡设备的主视图；

图6为本发明实施例的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法中的发泡设备的右视图；

图7为本发明实施例的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法中的发泡设备及发泡模具的主视图；

图8为本发明另一实施例的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法中的发泡设备及发泡模具的右视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明实施例提供一种粉末冶金法制备发泡金属的发泡方法，包括：

将金属粉或合金粉与发泡剂混合得到芯层混料；

将所述芯层混料压制形成发泡前驱体；

将所述发泡前驱体置于发泡模具中；以及

将所述发泡模具放入发泡炉进行发泡。

参阅图2至图4，所述发泡模具10包括顶盖100及底座200。所述顶盖100为凹形，具有水平设置的第一平板110、竖直设置的第一侧壁120、凸出于第一侧壁120外表面的限位部以及凸出于所述第一平板110上表面的第一筋条140。所述第一平板110的边缘与所述第一侧壁120的下边缘连接。所述底座200包括水平设置第二平板210、竖直设置的第二侧壁220以及凸出于所述第二平板210下表面的第二筋条240。所述第二侧壁220的下边缘与所述第二平板210连接，且所述第二侧壁220至少部分围绕所述第二平板210并与所述第二平板210共同形成空腔。所述第一侧壁120及所述第一平板110能够放置于所述空腔内，所述第一侧壁120与所述第二侧壁220接触，且所述第二侧壁220的上边缘与所述限位部接触，使所述顶盖100与所述底座200共同形成发泡腔300，所述发泡前驱体设置在所述发泡腔300中。

当使用大尺寸发泡模具制备泡沫金属时，如果增加发泡模具的第一平板110和第二平板210的厚度，容易导致热量难以快速到达发泡腔300，本发明提供的粉末冶金法制备泡沫金属的方法，使用的发泡模具10通过在凹形的顶盖100的凹陷部设置突出于顶盖100的第一平板110的上表面的筋条，并且与顶盖100配合使用的底座200设置突出于第二平板210下表面的筋条，使得在通过粉末冶金法制备大尺寸泡沫金属时，无需增加第一平板110和第二平板210的厚度即可以有效抑制使用过程中第一平板110和第二平板210的热变形，使热量迅速通过第一平板110和第二平板210到达发泡腔300，从而使泡沫金属具有较好的泡孔均一性，提高了泡沫金属的力学性能。同时还有效地避免了由于第一平板110和第二平板210的厚度减小导致的发泡模具10在升温和降温的过程中发生形变，进而保证了生产出的泡沫金属的尺寸稳定性。

可选地，所述金属粉或合金粉为铝粉或铝合金粉，所述铝合金粉中包括镁、硅、铜等元素中的至少一种。

优选地，芯层混料中还包括泡孔稳定剂，所述发泡剂的添加量为所述芯层混料的质量的0.5％至1.0％，所述泡孔稳定剂为所述芯层混料的质量的3％至8％。可选地，所述泡孔稳定剂为氧化铝、SiC等陶瓷颗粒及短纤维中的一种或几种。

优选地，所述发泡剂包括低熔点金属包覆的氢化钛，所述低熔点金属的熔点低于金属铝的熔点且低于所述氢化钛的分解温度。优选地，所述低熔点金属包覆的氢化钛在混合前在含氧气氛中450℃至500℃下保温预处理1小时至3小时。该氢化钛在含氧气氛中加热可以使表面形成致密的氧化膜，从而起到延缓分解的作用，使得其与发泡前驱体芯层基体的熔化相匹配。

在一实施例中，将所述芯层混料压制形成发泡前驱体的步骤包括：

将所述芯层混料模压成小型模压块；

将多个所述小型模压块并排置于一金属板上；以及

在所述小型模压块上叠加放置另一金属板，以得到三明治结构的发泡前驱体。

上述泡沫冶金法制备泡沫金属的方法，通过将芯层混料先压制成小型模压块，避免了通过直接压制得到大尺寸发泡前驱体会导致的发泡前驱体中的芯层混料不均匀的问题。另外，在传统的制备大尺寸发泡前驱体的过程中，为了提高芯层及发泡后的泡沫金属的泡孔的均匀性，对设备的要求较高，而通过本发明的这种方法，可以容易保证每个小型模压块的均匀性，从而保证三明治结构的发泡前驱体中的芯层混料的均匀性。

优选地，在所述发泡前，先将金属板铺设在尺寸相当的发泡模具10的底座200中，并将压制好的小型模压块并排置于在所述一金属板上，再在所述小型模压块上叠加放置另一金属板，再将发泡模具10的顶盖100覆盖在发泡前驱体上，从而使得发泡前驱体置于发泡模具10中。在一实施例中，两金属板的面积可以分别为300mm×300mm至600mm×600mm。然后将设置有所述发泡前驱体的所述发泡模具10预热至400℃至500℃。可选地，将所述发泡模具10置于预热炉中预热至400℃至500℃，并保温15分钟至30分钟，使发泡模具10及发泡前驱体吸收足够的热量。随后将预热后的发泡模具10置于650℃至720℃的发泡炉中进行保温发泡，保温发泡的时间为3分钟至15分钟得到三明治结构的泡沫金属。可选地，芯层混料中是金属粉或合金粉为铝粉或铝合金粉，相应地，制备出的三明治结构的泡沫金属为三明治结构的泡沫铝。

在另一实施例中，所述将所述芯层混料压制形成发泡前驱体的步骤包括：

将所述芯层混料填充至金属盒后密封，以形成预制复合坯；

对所述预制复合坯进行轧制；以及

对轧制后的所述预制复合坯的四周进行切割裁边，得到三明治结构的发泡前驱体。

优选地，金属盒的盒腔的厚度为8mm至12mm；金属盒上预留有10mm至20mm的填充口，以使得混层新料能填充至金属盒内。优选地，金属盒的外形尺寸范围在(长×宽×高)300mm×300mm×10mm至600mm×600mm×16mm。将这种方式得到的发泡前驱体直接置于预升温至发泡温度的发泡模具10中进行发泡。具体地，将发泡模具10置于发泡炉中升温至650℃至720℃保温一段时间待温度恒定后，打开发泡炉的炉门，将发泡前驱体置入发泡模具10中，使发泡模具10中的发泡前驱体保温发泡3分钟至15分钟得到三明治结构的泡沫金属。以这种方式，由于发泡前驱体的结构的整体性，可以保证发泡前驱体能快速地被放置于发泡模具中，能避免发泡炉内的发泡模具受炉门的开启时间过长而使得炉膛内的温度降低，保证发泡前驱体能直接在发泡温度进行发泡。

可选地，所述轧制包括冷预轧和至少三次热复轧。其中，所述冷预轧的轧制压力为1200kN至1800kN，轧制速度为0.03m/s至0.09m/s，轧制下压率为40％至50％；所述热复轧中，所述预制复合坯的温度为350℃至450℃，轧制压力为1200kN至1800kN，轧制速度为0.03m/s至0.09m/s，轧制下压率为40％至50％。优选地，所述冷轧制的轧制压力为1500kN，轧制速率为0.6m/s，轧制下压率为45％，所述预制复合坯的温度为400℃，轧制压力为1500kN，轧制速度为0.06m/s，轧制下压率为45％。

优选地，为了提高金属板或金属和与芯层混料的结合强度，以保证制备的三明治复合泡沫金属的力学性能，上述金属板或金属盒均为预处理过的金属板或金属盒。所述预处理步骤包括：依次对所述金属板或所述金属和进行碱洗、铝液浸泡和打磨，其中，铝液浸泡的时间为5s至15s，铝液温度为680℃至750℃。可选地，所述金属板或金属盒为：铝合金板、铁板、钢板、钛板或钛合金板等金属板或铝合金盒、铁盒、钢盒、钛盒或钛合金盒等金属盒。可选地，所述金属盒通过将两块面积相同的金属板的边缘焊接结合而得到；或者所述金属盒可以通过将一金属板对折，并将其边缘进行焊接结合而得到。

优选地，将所述发泡模具10放入发泡炉进行发泡之后，将发泡模具10从发泡炉中取出并对发泡模具10进行冷却，可选地，通过风冷或水冷的形式对发泡模具10进行冷却。

优选地，所述第一筋条140垂直于第一平板110，和/或所述第二筋条240垂直于所述第二平板210，以更加有效抑制第一平板110和/或第二平板210的热变形，并使热量快速且均匀地传导至第一平板110和/或第二平板210。

优选地，第一筋条140在第一平板110的上表面均匀分布，不仅能使得发泡模具10具有均匀的热传导性能，还能在不增加第一平板110厚度的同时抑制第一平板110的热变形。出于同样的目的，第二筋条240也优选为在第二平板210下表面均匀分布。更优选地，第一筋条140和第二筋条240分别在第一平板110和第二平板210上均匀分布。第一筋条140和第二筋条240的数量可分别为一个或多个。以第一筋条140为例，当第一筋条140设置为一个时，所述第一筋条140可以设置于第一平板110的正中间，将第一平板110平分为两个相等的区域；当第一筋条140设置为多个时，所述多个第一筋条140可以平行且等间隔设置，或者所述多个第一筋条140中的至少两个相互交叉，例如，以汉字“井”或汉字“米”的形状交叉。多个第一筋条140可分为多组，各组之间的第一筋条140相互交叉设置，每组中的第一筋条140相互平行且等间隔设置。第二筋条240可以与第一筋条140相同的方式设置在第二平板210上，不再赘述。

第一平板110与第二平板210的面积可以根据泡沫金属的实际生产需求而确定。在粉末冶金法制备大尺寸泡沫金属的方法中，发泡模具容易在高温发泡的过程中以及在泡沫金属产品的脱模冷却的过程中发生明显的形变，导致泡沫金属产品的尺寸稳定性差，且发泡模具的使用周期也会变短。本发明实施例中的发泡模具10通过第一筋条140和第二筋条240的设置可以避免上述问题，在不增加第一平板110和第二平板210厚度的同时使大面积的第一平板110和第二平板210也具有较好的尺寸稳定性。例如，本发明中的发泡模具10尤其适用于制备面积大于或等于300mm×300mm，优选小于或等于600mm×600mm的泡沫金属。可选地，第一平板110与第二平板210的面积分别大于或等于300mm×300mm，且优选小于或等于600mm×600mm，发泡模具10的发泡腔300在水平方向上的面积大于或等于300mm×300mm且优选小于或等于600mm×600mm。所述第一平板和所述第二平板的厚度为5mm至15mm，优选地，为8mm至12mm，更优选地，为10mm。

对于第一平板110的面积分别在300mm×300mm至600mm×600mm之间的实施例，可选地，第一筋条140设置为多个，多个第一筋条140可以在第一平板110上相互平行。当多个第一筋条140相互平行时，所述多个第一筋条140相互之间的间距优选为80mm至100mm，多个第一筋条140中的任一个的厚度优选为6mm至10mm，优选地，多个第一筋条140相互之间的间距相等。多个第二筋条240可以与第一筋条140相同的方式设置在第二平板210上，不再赘述。第一筋条140或第二筋条240的宽度是指其与第一平板110或第二平板210连接的底面的宽度。可选地，第一筋条140或第二筋条240的纵向截面可以为三角形、半圆形或矩形等形状。

第一筋条140和第二筋条240的数量分别优选为4至6个。以第一筋条140为例，第一筋条140可以相互平行且等间隔设置。在另一实施例中，在第一平板110上可分布有1个第一方向的第一筋条140及与第一方向的第一筋条140垂直的3至5个第二方向的第一筋条140；在另一实施例中，在第一平板110上可分布有2个相互平行的第一方向的第一筋条140及与第一方向的第一筋条140垂直的2至4个第二方向的第一筋条140；在另一实施例中，4至6个第一筋条140的方向均不同，并形成一个共同的交叉点，优选地，交叉点位于各个第一筋条140的中点处。多个第二筋条240可以与第一筋条140相同的方式设置在第二平板210上，不再赘述。优选地，第一筋条140在第一平板110上的分布形式与第二筋条240在第二平板210上的分布形式对应。

可选地，限位部130可以为折边、凸块、凸钩等，能使所述顶盖100稳定地盖置于所述底座200，且第一平板110与第二平板210间隔预定距离。在发泡模具10的组合状态，第一侧壁120可与第二侧壁220抵靠，优选地，所述顶盖100与所述底座200在水平方向上形成过盈配合，使得发泡前驱体在发泡的过程中不会从发泡模具10的上部溢出。

第一平板110与第二平板210之间的间隔可以根据泡沫金属的实际生产需要进行选择。在一实施例中，限位部130设置在第一侧壁120的上边缘，则可以通过不同高度的第一侧壁120，即不同凹陷深度的顶盖100，制备不同厚度尺寸的泡沫金属。

第一侧壁120和第二侧壁220的形状配合，可以分别为曲面或平面。当第一平板110和第二平板210分别为圆形或椭圆形等形状时，第一侧壁120和第二侧壁220可以分别为截面为弧形的柱面；当第一平板110和第二平板210分别为矩形或其他多边形时，第一侧壁120和第二侧壁220可以分别包括多个相互连接的平面状子侧壁。

优选地，第一筋条140长度方向的至少一端与第一侧壁120的内表面接触，更优选地，第一筋条140长度方向的两端均与第一侧壁120接触，例如，当第一平板110为矩形时，第一筋条140的两端可以与第一侧壁120中相对的两个子侧壁接触。同样优选地，第二筋条240长度方向的至少一端与第二侧壁220的内表面接触，更优选地，第二筋条240长度方向的两端均与第二侧壁220的内表面接触。

可选地，当第二侧壁220部分围绕第二平板210时，底座200还包括挡液板500，挡液板500的第一边与第二平板210未被第二侧壁220围绕的边缘连接，挡液板500的与第一边相对的第二边在水平方向上高于第二平板210，以便于发泡前驱体放入发泡腔300内，且在发泡的过程中若出现熔液而不至于流出发泡腔300，同时不影响发泡后的泡沫金属的脱模。优选地，挡液板500与水平方向的夹角为15°至30°之间，挡液板500的长度可以根据实际需要进行选择，当挡液板500与水平方向的夹角较小时，可以使用长度较长的挡液板500，当挡液板500与水平方向的夹角较大时，可以使用长度较短的挡液板500。在一实施例中，第一平板110和第二平板210为尺寸配合的矩形板，第二侧壁220包括三个子侧壁，分别与第二平板210的三个边连接，从三个方向围绕第二平板210，挡液板500的第一边与第二平板210的第四个边连接。

可选地，发泡模具10还包括底架400，底架400的上端部与第二平板210的下表面连接，用于支撑底座200。底架400可以为单独的结构，也可以与底座200一体成型，底座200的高度可以根据发泡模具10在发泡过程中处于的温度场的环境进行调节，例如，通过调节底座200的高度，使发泡模具10在发泡过程中位于发泡炉60的炉膛630中心，使发泡模具10的发泡腔300均匀受热，以进一步提高泡沫金属的内部泡孔的均一性。优选地，所述底架400的高度大于第二筋条240的高度，即保证第二筋条240不直接接触发泡炉60。

本发明实施例所述的粉末冶金法制备泡沫金属的方法还可进一步包括：通过设置在所述发泡炉内的第一运输机构将所述发泡模具从所述发泡炉的开口运动至所述发泡炉的炉膛内。

参阅图5至图8，发泡炉60的侧方具有开口620，发泡炉60内部具有炉膛630，炉膛630用于容纳发泡模具。第一运输机构610设置于炉膛630内，用于支撑并引导所述发泡模具从所述开口620运动至所述炉膛内。

本发明实施例的粉末冶金法制备泡沫金属的方法通过在炉膛630内设置第一运输机构610，使得发泡模具10可以便捷地进入炉膛630或者从炉膛630取出，适用于大尺寸泡沫金属的制备，例如特别适用于尺寸大于或等于300mm×300mm且小于或等于600mm×600mm发泡模具以及尺寸对应的泡沫金属。

可选地，发泡炉60还包括炉门601，所述炉门601位于所述开口620的其中一侧处，所述炉门601能够沿水平方向或竖直方向平移至完全挡住所述开口620。例如，如图2所示，所述炉门601设置于所述开口620的上方，可以沿竖直方向下运动，以靠近所述开口620至完全挡住所述开口620。再例如，所述炉门601也可以设置于与所述开口620水平高度相等的位置，并位于所述开口的左侧(或右侧)，并且可以向右(或向左)滑动至完全挡住所述开口620。

第一运输机构610可设置在炉膛630的下侧壁。第一运输机构610的运输方向，例如长度方向，可以从所述开口620延伸至所述炉膛630的最里侧。

本发明实施例所述的粉末冶金法制备泡沫金属的方法还可进一步包括：通过可移动地设置于所述发泡炉外的运输装置在所述发泡炉外运输所述发泡模具。

运输装置70可移动地设置于所述发泡炉60外。运输装置70包括第二运输机构710，第二运输机构710的一端能够与所述第一运输机构610靠近所述开口620的一端衔接，用于支撑并引导所述发泡模具10从所述发泡炉60外运动至所述开口620。由于使用粉末冶金法制备大尺寸的泡沫金属的工艺中使用的发泡模具10通常具有很大的体积并且为金属材质，发泡模具10的重量较重，运输装置70能使得发泡模具10在发泡炉60外部更容易运输。

第二运输机构710与所述第一运输机构610衔接，可以使发泡模具10直接从运输装置70滑动到发泡炉60的炉膛630中。第二运输机构710可设置在运输装置70的顶部。第二运输机构710的运输方向，例如长度方向，可以从运输装置70的一端延伸至另一端。在一优选实施例中，第二运输机构710和第一运输机构610水平设置且高度相等，使所述发泡模具10在发泡炉60外及炉膛630中能够水平运动。可选地，第一运输机构610和第二运输机构710中的至少一种为滑槽、导轨或传送带。

优选地，运输装置70的底部可以安装滚轮，相应的，在生产泡沫金属的操作间的地面可以铺设滑槽或导轨，使发泡模具10在操作间内的移动更灵活简便。

在一实施例中，发泡炉60还包括多个热电偶，所述热电偶包括控温热电偶640和测温热电偶650，控温热电偶640和测温热电偶650均设置在炉膛630内，控温热电偶640设置于炉膛630顶部并靠近发热体660，所述控温热电偶640的尾端通过电线与表头(未示出)电连接，所述表头及所述控温热电偶640通过程序共同控制炉膛630温度及监测所述发热体660的温度。测温热电偶650设置为多个，并分布于所述控温热电偶640的周侧，用于检测炉膛630内部不同位置的实时温度。例如，控温热电偶640可以设置于炉膛630上侧壁的中心，测温热电偶650设置于炉膛630上侧壁，并且围绕控温热电偶640均匀分布，可选地，每个测温热电偶650与控温热电偶640之间的距离相等。使用这样分布的控温热电偶640和测温热电偶650，可以均匀地测得炉膛630内的各个区域的温度与发热体60的温度之间的差异，使得发泡炉60内的温度能被精确地控制，以使得发泡炉60中各处的温度一致，以保证生产出的泡沫金属的泡孔的均一性，从而保证泡沫金属产品的力学性能。

优选地，所述炉膛630的内壁由保温材料构成。

在一个实施例中，发泡炉60还包括多个热电偶，所述热电偶包括测温热电偶640和控温热电偶650，测温热电偶640和控温热电偶650均设置在炉膛630内，测温热电偶640设置于炉膛630顶部并靠近发热体660，用于监测和控制发热体660的温度。测温热电偶640设置为多个，并分布于所述控温热电偶650的周侧，用于检测炉膛630内部不同位置的实时温度。例如，测温热电偶640可以设置于炉膛630上侧壁的中心，控温热电偶650设置于炉膛630上侧壁，并且围绕测温热电偶640均匀分布，可选地，每个控温热电偶650与测温热电偶640之间的距离相等。使用这样分布的控温热电偶650和测温热电偶640，可以均匀地测得炉膛630内的各个区域的温度与发热体60的温度之间的差异，使得发泡炉60内的温度能被精确地控制，以使得发泡炉60中各处的温度一致，以保证生产出的泡沫金属的泡孔的均一性，从而保证泡沫金属产品的力学性能。

本发明实施例所述的粉末冶金法制备泡沫金属的方法还可进一步包括：通过与发泡炉60的发热体660和热电偶电连接的控制柜80控制发泡炉60的运行。具体地，控制柜80根据控温热电偶640测得的发热体660的温度与测温热电偶650测得的炉膛630的其他部位的实际温度进行比较，从而通过智能程序对发泡炉60内的发热体660温度进行调节，以使得发泡炉60的炉膛内的各个区域的温度一致，以保证大尺寸的发泡模具10的各个区域的发泡温度的均匀性，从而保证泡沫金属各个区域的泡孔的稳定性，以提升泡沫金属的力学性能。

可选地，发泡模具10底部具有多个滚轮，所述滚轮能够滑动地与所述第一运输机构610接触并运动至所述炉膛630内。以减小发泡模具10与第一运输机构610之间的摩擦。可选地，发泡模具10还包括挂耳(未示出)，挂耳固定于所述发泡模具10的外表面。优选地，挂耳设置为多个，分布于发泡模具10的底座200的第二侧壁220的外表面。本发明实施例所述的粉末冶金法制备泡沫金属的方法还可进一步包括：当将发泡模具10从炉膛630取出时，用外部器械勾住发泡模具10的底座200的挂耳向外拖出，避免操作人员直接触摸发泡模具10带来的安全隐患。所述挂耳还可以分布于顶盖100的第一平板110的上表面，方便外部器械勾住发泡模具10的顶盖，便于泡沫金属产品的脱模。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，其特征在于，包括：

将金属粉或合金粉与发泡剂混合得到芯层混料；

将所述芯层混料压制形成发泡前驱体；

将所述发泡前驱体置于发泡模具中；以及

将所述发泡模具放入发泡炉进行发泡，

其中，所述发泡模具包括顶盖及底座，

所述顶盖为凹形，具有水平设置的第一平板、竖直设置的第一侧壁、凸出于第一侧壁外表面的限位部以及凸出于所述第一平板上表面的第一筋条；

所述第一平板的边缘与所述第一侧壁的下边缘连接；

所述底座包括水平设置第二平板、竖直设置的第二侧壁以及凸出于所述第二平板下表面的第二筋条；

所述第二侧壁的下边缘与所述第二平板连接，且所述第二侧壁至少部分围绕所述第二平板并与所述第二平板共同形成空腔；

所述第一侧壁及所述第一平板能够放置于所述空腔内，所述第一侧壁与所述第二侧壁接触，且所述第二侧壁的上边缘与所述限位部接触，使所述顶盖与所述底座共同形成发泡腔，所述发泡前驱体设置在所述发泡腔中。

2.根据权利要求1所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，其特征在于，所述将所述芯层混料压制形成发泡前驱体的步骤包括：

将所述芯层混料模压成小型模压块；

将多个所述小型模压块并排置于一金属板上；以及

在所述小型模压块上叠加放置另一金属板，以得到三明治结构的发泡前驱体。

3.根据权利要求2所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，其特征在于，还包括：在所述发泡前，将装有所述发泡前驱体的所述发泡模具预热至400℃至500℃。

4.根据权利要求1所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，其特征在于，所述将所述芯层混料压制形成发泡前驱体的步骤包括：

将所述芯层混料填充至金属盒后密封，以形成预制复合坯；

对所述预制复合坯进行轧制；以及

对轧制后的所述预制复合坯的四周进行切割裁边，得到三明治结构的发泡前驱体。

5.根据权利要求4所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，其特征在于，所述轧制包括冷预轧和至少三次热复轧，

其中，所述冷预轧的轧制压力为1200kN至1800kN，轧制速度为0.03m/s至0.09m/s，轧制下压率为40％至50％；所述热复轧中，所述预制复合坯的温度为350℃至450℃，轧制压力为1200kN至1800kN，轧制速度为0.03m/s至0.09m/s，轧制下压率为40％至50％。

6.根据权利要求1所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，其特征在于，所述芯层混料还包括泡孔稳定剂，所述发泡剂的添加量为所述芯层混料的质量的0.5％至1.0％，所述泡孔稳定剂为所述芯层混料的质量的3％至8％。

7.根据权利要求1所述的粉末冶金法制备泡沫金属的方法，其特征在于，所述发泡剂为由低熔点金属包覆的氢化钛，所述低熔点金属的熔点低于金属铝的熔点且低于所述氢化钛的分解温度。

8.根据权利要求7所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，其特征在于，所述由低熔点金属包覆的氢化钛在混合前在450℃至500℃下保温预处理1小时至3小时。

9.根据权利要求1所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，其特征在于，所述将所述发泡模具放入发泡炉进行发泡的发泡温度为650℃至720℃。

10.根据权利要求1所述的粉末冶金法制备泡沫金属的方法，其特征在于，还包括：通过设置在所述发泡炉内的第一运输机构将所述发泡模具从所述发泡炉的开口运动至所述发泡炉的炉膛内。

11.根据权利要求10所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，其特征在于，还包括：通过可移动地设置于所述发泡炉外的运输装置在所述发泡炉外运输所述发泡模具，所述运输装置包括第二运输机构，所述第二运输机构的一端能够与所述第一运输机构靠近所述开口的一端衔接，支撑并引导所述发泡模具从所述发泡炉外运动至所述开口。

12.根据权利要求10所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，其特征在于，所述第二运输机构和所述第一运输机构水平设置且高度相等，所述发泡模具在所述发泡炉外及所述炉膛中水平运动。

13.根据权利要求10所述的粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，其特征在于，所述第一运输机构和所述第二运输机构中的至少一个为滑槽、导轨或传送带。

14.一种粉末冶金法制备泡沫金属的发泡方法，其特征在于，包括：

将金属粉或合金粉与发泡剂混合得到芯层混料；

将所述芯层混料模压成小型模压块；

将多个所述小型模压块并排置于一金属板上；以及

在所述小型模压块上叠加放置另一金属板，以得到三明治结构的发泡前驱体；

将所述发泡前驱体置于发泡模具中；以及

将所述发泡模具放入发泡炉进行发泡。