CN110052594B - 泡沫金属制备方法及泡沫金属制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泡沫金属的制备方法，包括：提供容置有无机盐颗粒的密闭容器，无机盐颗粒机械堆积在密闭容器中，形成无机盐颗粒堆积体，无机盐颗粒堆积体上压覆有压块，无机盐颗粒和压块的熔点大于泡沫金属的熔点；对密闭容器进行抽真空处理；对密闭容器进行加热并在密闭容器中压块远离无机盐颗粒堆积体的一侧提供液态金属；压块与密闭容器的侧壁具有间隙，和/或压块具有第一通孔，在密闭容器内部提供气体，使液态金属穿过间隙和/或第一通孔渗流至无机盐颗粒之间；对液态金属进行冷却，使液态金属凝固，得到金属无机盐复合体；以及用溶剂对金属无机盐复合体进行处理，使无机盐颗粒溶解而除去。本发明还公开了一种泡沫金属制备装置。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料制备领域，特别是涉及一种泡沫金属制备方法及泡沫金属制备装置。
背景技术
泡沫金属是指金属基体内分布着孔隙的新型材料，其具备两个方面的要素，一是材料中包含大量的孔隙，二是所含孔隙被用来满足某种或某些设计要求以达到所期望的使用性能指标。泡沫金属中的孔隙为功能相，用于优化材料的性能，按孔隙结构特征可分为闭孔泡沫和开孔泡沫。闭孔泡沫金属的泡孔相互隔离而独立存在；开孔泡沫金属的泡孔与泡孔以及泡孔与大气之间都是连通的，更多被用于过滤、散热、吸音降噪以及电磁屏蔽材料。开孔泡沫金属作为结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高、能量吸收性能好的特点；而作为功能材料，则具有吸声隔音、防火阻燃、电磁屏蔽性能好、易加工回收利用等特点。因此开孔泡沫金属在汽车制造、航空航天、船舶制造、建筑装饰、轨道交通等领域都有广阔的应用前景。
开孔泡沫金属制备方法主要有渗流铸造法、熔模铸造法、粉末冶金法、金属沉积法等，其中，相比较而言，渗流铸造法由于工艺简单、成本低廉而应用最为普遍。渗流铸造法主要先将可溶性耐火颗粒烧结形成预制体，然后向预制体中渗入熔融金属，待金属凝固后，溶解掉可溶性颗粒从而得到开孔泡沫金属。但渗流铸造存在一些固有的缺陷问题，典型的有渗流不足、渗流过度以及中间缺陷。
发明内容
基于此，有必要针对渗流铸造法中的渗流不足、渗流过渡以及中间缺陷的问题，提供一种泡沫金属制备方法及泡沫金属制备装置。
一种泡沫金属的制备方法，包括：
提供容置有无机盐颗粒的密闭容器，所述无机盐颗粒机械堆积在所述密闭容器中，形成无机盐颗粒堆积体，所述无机盐颗粒堆积体上压覆有压块，所述无机盐颗粒和所述压块的熔点大于所述泡沫金属的熔点；
对所述密闭容器进行抽真空处理；
对所述密闭容器进行加热并在所述密闭容器中所述压块远离所述无机盐颗粒堆积体的一侧提供液态金属，所述加热温度小于所述无机盐颗粒和所述压块的熔点并大于或等于所述泡沫金属的熔点；
所述压块与所述密闭容器的侧壁具有间隙，和/或所述压块具有第一通孔，在所述密闭容器内部提供气体，使所述液态金属穿过所述间隙和/或所述第一通孔渗流至所述无机盐颗粒之间；
对所述液态金属进行冷却，使所述液态金属凝固，得到金属无机盐复合体；以及
用溶剂对所述金属无机盐复合体进行处理，使所述无机盐颗粒溶解而除去。
在其中一个实施例中，所述压块上设置有固体金属，所述压块设置在所述固体金属和所述无机盐颗粒堆积体之间，所述提供液态金属的步骤包括：
对所述固体金属进行加热使所述固体金属熔化为所述液态金属。
在其中一个实施例中，所述压块的密度大于所述液态金属的密度。
在其中一个实施例中，所述压块的第一表面与所述无机盐颗粒堆积体的第二表面接触，所述第一表面的面积小于所述第二表面的面积，所述第一表面设置在所述第二表面的中部。
在其中一个实施例中，所述压块对所述无机盐颗粒堆积体的所述第二表面的覆盖率为50％～80％。
在其中一个实施例中，，所述压块上开设有均匀排布的所述第一通孔。
在其中一个实施例中，所述无机盐颗粒堆积体中包括至少两种不同粒径的所述无机盐颗粒，所述至少两种不同粒径的所述无机盐颗粒包括第一无机盐颗粒和第二无机盐颗粒，所述第一无机盐颗粒的粒径大于所述第二无机盐颗粒的粒径，所述第一无机盐颗粒和所述第二无机盐颗粒的质量比为1:3～1:15，所述第一无机盐颗粒的粒径和所述第二无机盐颗粒的粒径比为1:2～1:10。
在其中一个实施例中，所述无机盐颗粒堆积体中的所述无机盐颗粒之间的孔隙率小于30％。
在其中一个实施例中，所述无机盐颗粒选自氯化钠、氯化钙、氯化钾、硫酸镁、碳酸钠及碳酸钾中的一种或多种。
一种泡沫金属制备装置，包括加热装置、密闭容器、真空泵、第一管体、无机盐颗粒和压块；
所述加热装置用于对所述密闭容器加热；
所述第一管体将所述密闭容器与所述真空泵和/或所述密闭容器的外部连通；
所述无机盐颗粒机械堆积在所述密闭容器中形成无机盐颗粒堆积体；
所述压块设置在所述密闭容器中，并压覆在所述无机盐颗粒堆积体上，所述无机盐颗粒和所述压块的熔点大于所述泡沫金属的熔点。
在其中一个实施例中，所述压块的密度大于液态的所述泡沫金属的密度。
在其中一个实施例中，所述密闭容器的内表面上设置有气体分散器，所述气体分散器为密闭中空结构，所述气体分散器与所述第一管体连通，所述气体分散器上开设有第二通孔，所述第二通孔将所述气体分散器内部和所述密闭容器内部连通，所述第二通孔的开口方向与所述压块和所述无机盐颗粒堆积体的接触面不垂直。
在其中一个实施例中，所述第二通孔的开口方向与所述压块和所述无机盐颗粒堆积体的接触面平行。
本发明通过将液态金属渗流至简单机械堆积的无机盐颗粒之间，通过将液态金属凝固形成金属无机盐复合体，然后将所述无机盐颗粒溶解的方式制备泡沫金属。相对于烧结成型的无机盐颗粒预制体，本发明的无机盐颗粒相互之间不存在结合力，或结合力仅为吸附力或范德华力，避免烧结过程中多个无机盐颗粒融合为一体造成泡孔过大，并且能够使得液态金属充分渗入无机盐颗粒之间，得到孔密度更大的泡孔金属。在液态金属渗流至无机盐颗粒的过程中，由于液态金属形成的冲击力，可能会将无机盐颗粒堆积体冲散，液态金属在无机盐颗粒之间的渗流不均匀，使得液态金属在无机盐颗粒之间出现渗流不足、渗流过度或中间缺陷，甚至液态金属将无机盐颗粒完全包覆造成无法脱盐。本发明通过在无机盐颗粒堆积体上设置压块，压块对无机盐颗粒堆积体具有压紧作用，使无机盐颗粒堆积体在液态金属的冲击下仍能保持固定形状，从而液态金属能够均匀地渗流入无机盐颗粒之间的缝隙中，形成具有泡孔分布均匀的泡沫金属。本发明的制备方法获得的泡沫金属的质量稳定，重现性好，适合大尺寸、大批量工业化规模生产。
附图说明
图1为本发明一实施例的泡沫金属制备装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例的无机盐颗粒的照片；
图3为本发明一实施例的泡沫金属制备方法中的渗流结果照片；
图4为本发明一实施例的泡沫金属结构的照片。
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，对本发明的泡沫金属制备方法及泡沫金属制备装置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。
本发明实施例提供一种泡沫金属的制备方法，包括：
S10，提供容置有无机盐颗粒的密闭容器，所述无机盐颗粒机械堆积在所述密闭容器中，形成无机盐颗粒堆积体，所述无机盐颗粒堆积体上压覆有压块，所述无机盐颗粒和所述压块的熔点大于所述泡沫金属的熔点；
S20，对所述密闭容器进行抽真空处理；
S30，对所述密闭容器进行加热并在所述密闭容器中所述压块远离所述无机盐颗粒堆积体的一侧提供液态金属，所述加热温度小于所述无机盐颗粒和所述压块的熔点并大于或等于所述泡沫金属的熔点；
S40，所述压块与所述密闭容器的侧壁具有间隙，和/或所述压块具有第一通孔，在所述密闭容器内部提供气体，使所述液态金属穿过所述间隙和/或所述第一通孔渗流至所述无机盐颗粒之间；
S50，对所述液态金属进行冷却，使所述液态金属凝固，得到金属无机盐复合体；以及
S60，用溶剂对所述金属无机盐复合体进行处理，使所述无机盐颗粒溶解而除去。
本发明实施例通过将液态金属渗流至简单机械堆积的无机盐颗粒之间，通过将液态金属凝固形成金属无机盐复合体，然后将所述无机盐颗粒溶解的方式制备泡沫金属。相对于烧结成型的无机盐颗粒预制体，本发明实施例的无机盐颗粒相互之间不存在结合力，或结合力仅为吸附力或范德华力，避免烧结过程中多个无机盐颗粒融合为一体造成泡孔过大，并且能够使得液态金属充分渗入无机盐颗粒之间，得到孔密度更大的泡孔金属。在液态金属渗流至无机盐颗粒的过程中，由于液态金属形成的冲击力，可能会将无机盐颗粒堆积体冲散，液态金属在无机盐颗粒之间的渗流不均匀，使得液态金属在无机盐颗粒之间出现渗流不足、渗流过度或中间缺陷，甚至液态金属将无机盐颗粒完全包覆造成无法脱盐。本发明实施例通过在无机盐颗粒堆积体上设置压块，压块对无机盐颗粒堆积体具有压紧作用，使无机盐颗粒堆积体在液态金属的冲击下仍能保持固定形状，从而液态金属能够均匀地渗流入无机盐颗粒之间的缝隙中，形成具有泡孔分布均匀的泡沫金属。本发明实施例的制备方法获得的泡沫金属的质量稳定，重现性好，适合大尺寸、大批量工业化规模生产。
在步骤S10中，所述无机盐颗粒作为泡沫金属制备过程中形成泡孔的模板剂，在后续溶剂处理后，所述无机盐颗粒溶解与所述溶剂而除去，得到具有泡孔结构的泡沫金属。所述无机盐颗粒的粒径和无机盐颗粒堆积体的分布影响最终得到的泡沫金属的泡孔形状和大小。
所述无机盐颗粒可以为分解温度较高和熔点较高的盐类，至少所述无机盐颗粒的分解温度和熔点应大于所述泡沫金属的熔点，避免液态金属加热温度下所述无机盐颗粒的分解或熔化而失去模板功能。优选的，所述无机盐为易溶于溶剂的盐类，并且所述溶剂不会腐蚀所述泡沫金属。在一实施例中，所述无机盐颗粒可以选自氯化钠、氯化钙、氯化钾、硫酸镁、碳酸钠及碳酸钾中的一种或多种。优选的，所述无机盐可以为可溶于水的盐类。
在一实施例中，所述无机盐颗粒的粒径一致或者所述无机盐颗粒堆积体中具有多种粒径的无机盐颗粒。所述无机盐颗粒的粒径一致可以使得形成的泡沫金属的泡孔孔径均一，可以用于对泡孔孔径要求较高的材料。所述无机盐颗粒具有多种粒径可以保证小粒径的无机盐颗粒嵌入大粒径的无机盐颗粒之间的缝隙中，有利于提高所述无机盐颗粒的填充致密性，降低所述无机盐颗粒之间的空隙，从而提高制备得到的泡沫金属的孔隙率。在一实施例中，所述无机盐颗粒堆积体中包括至少两种不同粒径的所述无机盐颗粒，所述至少两种不同粒径的所述无机盐颗粒包括第一无机盐颗粒和第二无机盐颗粒，所述第一无机盐颗粒的粒径大于所述第二无机盐颗粒的粒径，所述第一无机盐颗粒和所述第二无机盐颗粒的质量比为1:3～1:15，所述第一无机盐颗粒的粒径和所述第二无机盐颗粒的粒径比为1:2～1:10在一实施例中，所述无机盐颗粒堆积体中的所述无机盐颗粒之间的孔隙率可以小于30％，也就是，所述无机盐颗粒的堆垛密度在70％以上，从而提高制备得到的所述泡沫金属的孔隙率。
优选的，所述提供容置有无机盐颗粒堆积体的密闭容器的步骤可以包括：
将无机盐颗粒装载入所述密闭容器中；以及
将所述无机盐颗粒之间的孔隙缩小。
所述将所述无机盐颗粒之间的孔隙缩小的方法可以为振动所述装有所述无机盐颗粒的密闭容器，降低所述无机盐颗粒之间的孔隙；或者可以为对所述无机盐颗粒施加压力，例如气压，使所述无机盐颗粒之间的孔隙缩小。通过缩小所述无机盐颗粒之间的孔隙，使所述无机盐颗粒堆积体具有一定程度维持原状的强度和结构稳定性用于抵抗液态金属渗流的冲击力。并且所述无机盐颗粒仍保持分散状态，使得无机盐颗粒之间保持溃散性，液态金属在渗流时可以更容易进入无机盐颗粒的孔隙中。
所述无机盐颗粒在所述密闭容器中的装填率可以45％～80％。在该装填率范围内，可以保证所述密闭容器内的压强更有利于得到适宜的渗流速度。
所述压块用于对所述无机盐颗粒堆积体形成压覆，使所述无机盐颗粒之间保持紧致性，避免液态金属将无机盐颗粒冲散。在一实施例中，所述压块的密度大于所述液态金属的密度，避免所述压块漂浮于液态金属上而失去对无机盐颗粒的压力。所述压块的材料可以为熔点较高的金属，至少所述压块的熔点应大于所述泡沫金属的熔点。优选的，所述压块的熔点与所述泡沫金属的熔点的差值大于30℃～50℃。在一实施例中，所述泡沫金属为泡沫铝，所述压块可以选自铁块。
所述液态金属穿过所述压块渗入所述无机盐颗粒之间。所述液态金属可以穿过所述压块和所述密闭容器的侧壁之间的间隙渗入所述无机盐颗粒之间或者穿过所述压块的第一通孔渗入所述无机盐颗粒之间。
所述压块的第一表面与所述无机盐颗粒堆积体的第二表面接触，所述第一表面的面积小于所述第二表面的面积，所述第一表面设置在所述第二表面的中部，从而使得所述压块对所述无机盐颗粒堆积体形成均匀的压力，使压块上方的液态金属均匀渗入所述无机盐颗粒之间，使相邻的所述无机盐颗粒之间的液态金属的分布相同，从而可以提高制备得到的泡沫金属的结构整齐度。在一实施例中，所述压块对所述无机盐颗粒堆积体的所述第二表面的覆盖率可以为50％～80％。
在一实施例中，所述压块上可以开设有均匀排布的第一通孔。所述液态金属可以通过所述第一通孔渗入所述无机盐颗粒堆积体中，使所述液态金属对所述压块各位置的压力相同，使所述液态金属在所述无机盐颗粒堆积体的所述第二表面各处的渗流速度相同，提高所述液态金属在所述无机盐颗粒之间的分布均匀性。优选的，所述压块开设有所述第一通孔时，所述压块的边缘与所述无机盐颗粒堆积体的边缘形状相同，即所述第一表面与所述第二表面的形状相同，从而使得所述液态金属仅从所述均匀分布的第一通孔渗入所述无机盐颗粒之间，避免所述液态金属从所述压块的边缘渗入而将所述无机盐颗粒堆积体包覆而造成后续脱盐困难。
在一实施例中，所述压块上设置有固体金属，所述压块设置在所述固体金属和所述无机盐颗粒堆积体之间，所述固体金属可通过进一步的加热熔化为液态金属。所述固体金属可以为整体的固体金属块或者分散的固体金属单元。
优选的，所述步骤S10还包括：在装填所述无机盐颗粒之前，对所述密闭容器的内壁进行处理的步骤。所述处理可以包括对所述内壁进行打磨以提高所述内壁的光滑度，防止杂质存留。所述打磨可以为通过砂纸摩擦所述内壁。所述处理的步骤还可以包括在所述内壁上设置脱模剂，从而保证渗流和后期泡沫金属的顺利脱模。优选的，所述密闭容器的内腔具有一定的拔模坡度，所述内腔自底部向顶部的宽度可以逐渐增大，从而保证所述制备得到的泡沫金属可以顺利从所述内腔中脱出。所述拔模坡度，即所述内腔的侧壁与底部的夹角可以为3°～5°。
在步骤S20中，通过抽真空，使所述密闭容器内部的压力小于外部的压力，有利于进一步通入外部气体后液态金属能够顺利渗流入无机盐颗粒之中。并且，在所述抽真空条件下，压力不足，所述液态金属不会向下渗流入无机盐颗粒中，保证所述液态金属能够在进一步通入气体作用下一次性渗入无机盐颗粒中，避免液态金属分次渗流造成液态金属在无机盐颗粒之间的分布不均匀。在一实施例中，所述抽真空处理后的所述密闭容器内的真空度可以大于0.09Mpa。所述气体优选为氧气含量小于25％的气体。所述气体可以选自空气或者惰性气体。
优选的，所述步骤S20可以包括：在所述抽真空过程中，关闭所述真空泵检查所述密闭容器内的真空度是否能够保持不变，如果关闭真空泵时，所述密闭容器内在一定时间段内维持住所述真空度不变，这说明所述密闭容器的密封良好。
在步骤S30中，所述液态金属的来源可以为在所述密闭容器内加热固态金属形成所述液态金属或者直接在所述密闭容器内通入液态金属。所述加热条件用于熔化固体金属或者保持所述液态金属不发生凝固。所述加热可以为以15℃/min～25℃/min的速度逐渐升温，直至加热至大于所述泡沫金属的熔化温度。优选的，所述加热的最高温度为大于所述泡沫金属的熔化温度20℃～40℃，保证液态金属不发生凝固。
优选的，所述加热过程中保持所述密闭容器内的真空度，保证所述液态金属在所述加热过程中不会提前渗入所述无机盐颗粒中。
在一实施例中，所述压块上设置有固体金属，所述压块设置在所述固体金属和所述无机盐颗粒堆积体之间，所述提供液态金属的步骤包括：对所述固体金属进行加热使所述固体金属熔化为所述液态金属。在一实施例中，所述加热时间可以为1小时～3小时，所述加热时间可以根据具体金属的熔化情况进行确定。
在步骤S40中，所述密闭容器可以通过管体与外部大气或气体源连通，通过关闭真空泵并打开所述管体连通外部大气或气体源的阀门，使气体进入所述密闭容器，在压力差和重力作用下，使所述液态金属渗流入所述无机盐颗粒之间。所述渗流时间可以为0.5分钟～2分钟，避免过度渗流。
在步骤S50中，对所述液态金属进行冷却的步骤可以为将所述渗流后的所述密闭容器在金属块上进行冷却。所述金属块的熔点大于所述泡沫金属的熔点，通过所述金属块和所述密闭容器的热量交换，使所述密闭容器内的液态金属冷却，形成固态的金属无机盐复合体。
在步骤S60中，通过所述溶剂将所述金属无机盐复合体中的所述无机盐颗粒溶解而脱去，所述金属无机盐复合体中溶解的所述无机盐颗粒的位置形成泡沫金属的孔洞。所述溶剂的种类根据所述无机盐的种类确定，优选的，所述溶剂为水，所述无机盐为水溶性盐，避免溶剂对泡沫金属造成腐蚀。所述溶剂可以为高压强的溶剂，可以对所述金属无机盐复合体的冲洗更为彻底。
在一实施例中，所述泡沫金属的制备方法还可以包括：将所述溶剂处理后泡沫金属切割为预定的大小或形状。
请参阅图1，本发明实施例还提供一种泡沫金属制备装置，包括加热装置100、密闭容器200、真空泵310、第一管体710、无机盐颗粒400和压块500。所述加热装置100用于对所述密闭容器200加热。所述第一管体710将所述密闭容器200与所述真空泵310和/或所述密闭容器200的外部连通。所述无机盐颗粒400机械堆积在所述密闭容器200中形成无机盐颗粒堆积体并在所述密闭容器200中预留部分空间。所述压块500设置在所述密闭容器200中，并压覆在所述无机盐颗粒堆积体上，所述无机盐颗粒400和所述压块500的熔点大于所述泡沫金属的熔点。
本发明实施例的所述泡沫金属制备装置，通过真空泵310将密闭容器200内部的真空度增加，通过第一管体710向密闭容器200引入外部气压，利用压力差将液态金属600渗流入无机盐颗粒400之中，然后通过对密闭容器200进行冷却使液态金属600凝固，通过溶剂熔化无机盐颗粒400而得到泡沫金属。压块500能够保持无机盐颗粒400的形状，避免在液态金属600渗流的冲击下将无机盐颗粒400冲散而造成渗流不均匀。
在一实施例中，所述泡沫金属制备装置还可以包括第二管体720，所述第二管体720可以与所述第一管体710串联设置，所述第二管体720可以连接在所述真空泵310和所述第一管体710之间。所述泡沫金属制备装置还可以包括第三管体730，所述第三管体730可以与所述第一管体710串联设置，所述第二管体720可以连接在外部空气或非氧化气体源和所述第一管体710之间。所述第一管体710、所述第二管体720和所述第三管体730可以形成“T”字形或“Y”字形结构，所述第二管体720和所述第三管体730分别设置在所述第一管体710的两侧。所述第一管体710的管口可以设置在所述密闭容器200宽度方向的中部，从而可以使所述第一管体710内流出的气体均匀向所述密闭容器200内发散。优选的，所述泡沫金属制备装置还可以包括阀门系统，所述阀门系统用于控制所述密闭容器200与所述真空泵310、所述空气源或气体源的连通。所述阀门系统可以包括第一阀门810，所述第一阀门810可以设置在所述第一管体710上，所述第一阀门810可以直接控制所述密闭容器200的内部与外部的连通。所述阀门系统可以包括第二阀门820，所述第二阀门820可以设置在所述第二管体720上，用于控制所述真空泵310与所述密闭容器200内部的连通。所述阀门系统可以包括第三阀门830，所述第三阀门830可以设置在所述第三管体730上，用于控制所述空气源或所气体源与所述密闭容器200内部的连通。
在一实施例中，所述泡沫金属制备装置还可以包括真空计320，所述真空计320可以设置在所述第二管体720上，用于检测所述密闭容器200内的真空度。
在一实施例中，所述密闭容器200包括容器本体210、上端盖220和下端盖230，所述容器本体210的两端开口，所述上端盖220与所述下端盖230分别将所述容器本体210的所述两端密封，所述无机盐颗粒堆积体设置在靠近所述下端盖230的位置。所述容器本体210可以为筒状，例如圆柱筒或立方体筒状。所述密闭容器200通过所述容器本体210和所述上端盖220、所述下端盖230的可拆卸连接使所述密闭容器200可以实现两端开口。所述上端盖220打开时可以用于将所述无机盐颗粒400、所述压块500及所述固体金属放置于所述密闭容器200中。所述下端盖230打开时可将形成的金属无机盐复合体底部与所述容器本体210更容易分离。
所述密闭容器200的材料可以为不锈钢。所述容器本体210的厚度可以大于3mm，从而保证在渗流过程和脱模过程的压力下所述密闭容器200的形状不发生改变。
在一实施例中，所述泡沫金属制备装置包括螺栓，所述容器本体210和所述上端盖220可以通过所述螺栓固定连接，所述容器本体210和所述下端盖230可以通过所述螺栓固定连接。所述螺栓可以有多个。优选的，所述上端盖220和所述容器本体210可以通过4个螺栓接，所述4个螺栓按照所述容器本体210的轮廓均匀排布。同理，所述下端盖230和所述容器本体210可以通过4个螺栓固定连接。所述螺栓的数量可以根据所述容器本体210的形状确定。优选的，所述泡沫金属制备装置还包括密封件，所述密封件设置在所述上端盖220与所述容器本体210的筒壁之间，将所述上端盖220和所述容器本体210之间密封。同理，所述下端盖230和所述容器本体210的筒壁之间设置有所述密封件。所述密封件能够保持所述密闭容器200内的密封性，当所述密闭容器200与所述真空泵310连通时，通过抽真空处理，使所述密闭容器200内能维持一定的真空度；当所述密闭容器200与外部的空气或气体连通时，所述密闭容器200内能够维持自压块500向无机盐颗粒400方向的渗流压力，避免渗流时所述密闭容器200内气体反压对渗流过程的阻碍，渗流阻力小。另外，所述密闭容器200除所述第一管体710的连通外保持密封时，能够避免渗流压力过大而使得液态金属600在渗流过程中时间变短，造成渗流过程尚未结束而液态金属600继续下行，造成上部无机盐颗粒400之间的液态金属600减少而下部聚集较多的金属液，可以彻底避免渗流过度现象的产生。
所述加热装置100可以为加热炉，所述加热炉可以为包括空腔和加热元件，所述密闭容器200可以设置于所述空腔内。所述加热元件可以为设置在所述空腔的内壁上，通过所述加热元件向所述空腔内传递热量。所述加热元件可以为螺旋状，从而增大散热面积。在一实施例中，所述加热装置100可以为选自井式电阻加热炉。所述密闭容器200的预热、金属的熔化及渗流在同一设备内进行，省去了传统渗流工艺的浇铸过程，并且渗流模具整体性较强，装配简单，可操作性更强。
在一实施例中，所述密闭容器200的内表面上可以设置有气体分散器900，所述气体分散器900用于对所述第一管体710通入所述密闭容器200内的气体进行分散，避免所诉第一管体710通入的气体垂直射向液态金属600，冲击力过大会造成液态金属600内形成气泡或扰动，或者气体穿过液态金属600进入无机盐颗粒400影响无机盐颗粒400之间，影响液态金属600的混合均匀性、渗流速度和无机盐颗粒400之间的紧致性。所述气体分散器900可以为密闭中空结构，所述气体分散器900与所述第一管体710连通，所述气体分散器900上开设有第二通孔910，所述第二通孔910将所述气体分散器900内部和所述密闭容器200内部连通，所述第二通孔910的开口方向与所述压块500和所述无机盐颗粒堆积体的接触面不垂直。
在一实施例中，所述气体分散器900可以为中空圆柱体，所述中空圆柱体具有相对的两个端面和侧面，所述相对的两个端面与所述压块500和所述无机盐颗粒堆积体的接触面垂直，所述第二通孔910至少设置在一个所述端面上。优选的，所述两个端面上均开设有所述第二通孔910，所述侧面上不开设通孔，从而使得所述第一管体710通入的气体可以从所述气体分散器900的两侧发散入所述密闭容器200内，避免气体对所述液态金属600的冲击力度过大，提高密闭容器200内气压的均匀性。优选的，所述第二通孔910的开口方向与所述压块500和所述无机盐颗粒堆积体的接触面平行。
实施例
本实施例中，选用工业纯铝作为固体金属锭，将工业纯铝熔铸成与密闭容器200内腔较匹配的形状与大小的铝锭，为防止固体金属锭将无机盐颗粒堆积体压变形，熔铸后的铝锭底面应保持平整。选用NaCl作为无机盐颗粒400，经筛分后，NaCl颗粒的粒径为0.3-0.5mm。NaCl颗粒的宏观图请参阅图2所示。
以20℃/min的加热速度将井式电阻加热炉升温至730℃并保温。
用砂纸将密闭容器200内腔表面进行打磨，防止明显杂质存留。在密闭容器200内壁涂上脱模剂后烘干。
将NaCl颗粒放置在密闭容器200后，采用手动振动紧实与压力紧实的方式使NaCl颗粒具备一定的紧实度与致密度，在NaCl颗粒上方放置一定重量的铁块，压紧NaCl颗粒。将铝锭装填在铁块上方，锁紧密闭容器200的容器本体210与上端盖220、下端盖230，采用耐高温密封圈对密闭容器200的容器本体210与上端盖220、下端盖230之间进行高温密封。
先关闭所有阀门，打开第一阀门810和第二阀门820，启动机械真空泵310对密闭容器200进行抽真空至最低气压，真空度需超过0.09Mpa，此刻应检查一下密闭容器200的密封性，具体方法为当关闭真空泵310时，真空表上指针在一定时间段内不会回落。确保密闭容器200密封良好后，将密闭容器200置于井式电阻加热炉内，保温2h，期间始终保持真空泵310对密闭容器200的正常抽真空工作。保温结束后，关闭第二阀门820和真空泵310，打开连接大气的第三阀门830，立即往密闭容器200内充压，1min后将密闭容器200取出井式电阻加热炉，放置在铜块上进行定向凝固，期间需维持密闭容器200与大气连通，直至凝固结束，关闭所有阀门，当得到金属无机盐复合体。
将冷却后的金属无机盐复合体从密闭容器200取出，持续用高压水进行脱盐处理。然后采用线切割将样品切割成所需形状及大小。
本实施例采用NaCl颗粒所制备出的孔径为0.3-0.5mm的开孔泡沫铝渗流结果及泡沫铝实物图请分别参阅图3和图4所示。
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 (9)
1.一种泡沫金属的制备方法，包括：
提供容置有无机盐颗粒的密闭容器，所述无机盐颗粒机械堆积在所述密闭容器中，形成无机盐颗粒堆积体，所述无机盐颗粒堆积体中包括至少两种不同粒径的所述无机盐颗粒，所述至少两种不同粒径的所述无机盐颗粒包括第一无机盐颗粒和第二无机盐颗粒，所述第一无机盐颗粒的粒径大于所述第二无机盐颗粒的粒径，所述第一无机盐颗粒和所述第二无机盐颗粒的质量比为1:3~1:15，所述第一无机盐颗粒的粒径和所述第二无机盐颗粒的粒径比为1:2~1:10；
所述无机盐颗粒堆积体上压覆有压块，所述压块的第一表面与所述无机盐颗粒堆积体的第二表面接触，所述第一表面的面积小于所述第二表面的面积，所述第一表面设置在所述第二表面的中部；所述压块对所述无机盐颗粒堆积体的所述第二表面的覆盖率为50%~80%；所述无机盐颗粒和所述压块的熔点大于所述泡沫金属的熔点；
对所述密闭容器进行抽真空处理；
所述压块上设置有固体金属，所述压块设置在所述固体金属和所述无机盐颗粒堆积体之间，对所述固体金属进行加热使所述固体金属熔化为液态金属，所述加热温度小于所述无机盐颗粒和所述压块的熔点，并以15℃/min～25℃/min的速度逐渐升温至加热温度，且所述加热温度为所述泡沫金属熔点以上20℃~40℃；
所述压块与所述密闭容器的侧壁具有间隙，和/或所述压块具有第一通孔，将所述密闭容器与外部大气连通，使所述液态金属穿过所述间隙和/或所述第一通孔渗流至所述无机盐颗粒之间，所述渗流时间为0.5min~2min；
对所述液态金属进行冷却，使所述液态金属凝固，得到金属无机盐复合体；以及
用溶剂对所述金属无机盐复合体进行处理，使所述无机盐颗粒溶解而除去。
2.根据权利要求1所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，所述压块的密度大于所述液态金属的密度。
3.根据权利要求1所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，所述压块上开设有均匀排布的所述第一通孔。
4.根据权利要求1所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，所述无机盐颗粒堆积体中的所述无机盐颗粒之间的孔隙率小于30%。
5.根据权利要求1所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于，所述无机盐颗粒选自氯化钠、氯化钙、氯化钾、硫酸镁、碳酸钠及碳酸钾中的一种或多种。
6.一种权利要求1~5任一项所述的泡沫金属的制备方法所用的泡沫金属制备装置，其特征在于，包括加热装置、密闭容器、真空泵、第一管体、无机盐颗粒和压块；
所述加热装置用于对所述密闭容器加热；
所述第一管体将所述密闭容器与所述真空泵和/或所述密闭容器的外部连通；
所述无机盐颗粒机械堆积在所述密闭容器中形成无机盐颗粒堆积体；
所述压块设置在所述密闭容器中，并压覆在所述无机盐颗粒堆积体上，所述无机盐颗粒和所述压块的熔点大于所述泡沫金属的熔点。
7.根据权利要求6所述的泡沫金属制备装置，其特征在于，所述压块的密度大于液态的所述泡沫金属的密度。
8.根据权利要求7所述的泡沫金属制备装置，其特征在于，所述密闭容器的内表面上设置有气体分散器，所述气体分散器为密闭中空结构，所述气体分散器与所述第一管体连通，所述气体分散器上开设有第二通孔，所述第二通孔将所述气体分散器内部和所述密闭容器内部连通，所述第二通孔的开口方向与所述压块和所述无机盐颗粒堆积体的接触面不垂直。
9.根据权利要求8所述的泡沫金属制备装置，其特征在于，所述第二通孔的开口方向与所述压块和所述无机盐颗粒堆积体的接触面平行。
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