CN111235419B - 多孔预制体及其制备方法以及泡沫金属及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔预制体的制备方法,包括以下步骤:S100,将无机盐颗粒堆放于底端封闭的容器中形成无机盐颗粒堆积体;S200,采用紧实方法使得所述无机盐颗粒堆积体在所述容器中具有初步的紧实度;S300,在所述无机盐颗粒堆积体上方施加向下的1MPa~10MPa的恒定压力,以5℃~20℃的加热速率将装有所述无机盐颗粒堆积体的所述容器升温至0.2Tm~0.8Tm并保温;S400,保温1h~8h,使所述无机盐颗粒发生蠕变并产生形变。本发明还公开了一种多孔预制体。本发明还公开了一种泡沫金属的制备方法。本发明还公开了一种泡沫金属。
Description
技术领域
本发明涉及泡沫金属技术领域,特别是涉及一种多孔预制体及其制备方法以及泡沫金属及其制备方法。
背景技术
自然界中存在木材和软木等蜂窝状结构,以及骨骼、植物薄壁组织和海绵等泡沫状结构,这些多孔结构质量轻、机械性能优异,满足生物所需的承载要求。受到这些天然形成的多孔材料的启发,人们将多孔结构引入到金属材料中,制备出了多孔金属,来使金属材料满足性能需求的同时还能减轻重量,从而进一步扩大了金属材料的应用范围。泡沫金属中的孔隙为功能相,使其不仅保留了金属的结构材料特性,还具有吸能、减震、吸声、电磁屏蔽、隔热或散热等功能材料特点,可用作轻量化制造、能量吸收器、减震缓冲、电磁屏蔽器等,因此泡沫铝在航空航天、汽车、石油化工、建筑等领域具有广阔的应用前景。按照泡孔之间是否连通,泡沫金属可分为闭孔和开孔两大类。闭孔泡沫金属的泡孔之间不连通,因其良好的力学性能而主要被用做吸能、减震等结构材料;开孔泡沫金属中的泡孔之间相互连通,不仅拥有良好的力学性能而被用做结构材料,还因相互连通的泡孔而被用于高温过滤、吸声、散热等功能材料。因此,开孔泡沫金属应用前景良好,受到广泛的关注。
开孔泡沫金属制备方法主要有熔模铸造法、颗粒渗流法、粉末冶金法、沉积法等,其中粉末冶金法和沉积法成本较高,难以大尺寸批量生产;熔模铸造法工艺相对繁琐,流程较长。相比较而言,颗粒渗流法由于工艺过程相对简单、成本低廉、泡孔结构可控性强而受到最为广泛的应用。颗粒渗流法制备开孔泡沫金属可以分为以下三个步骤:(1)多孔预制体的制备;(2)金属液在多孔预制体中的渗流与凝固;(3)多孔预制体的去除,得到开孔泡沫金属。
颗粒渗流法中,多孔预制体一般由耐高温、易脱除的无机盐颗粒堆积而成,颗粒在模具中形成稳定的堆积之后,即可形成预制体,可见预制体制作过程相对简单,极大地简化了泡沫金属制备工程,降低了制作成本,非常适合大批量工业化生产。但是,这种工艺也有一些固有的缺点:首先,泡沫金属的孔隙率近似等于多孔预制体的堆积率,但受颗粒堆积率的限制,通常这种方法制备出来的泡沫金属的孔隙率不超过70%;另外,泡沫金属泡孔之间的连接通道源于预制体颗粒之间的接触面,然而由于颗粒与颗粒之间的接触面积有限,导致最终泡沫金属的开孔程度较差,流阻较大,一方面限制了它的功能化应用,另一方面导致盐粒脱除困难,未除尽的盐粒会对基体造成严重的腐蚀,这些因素都大大限制了其轻量化及功能化应用。
通常,在颗粒渗流法中,为提高开孔泡沫金属的孔隙率与开孔程度,采用多种方法提高多孔预制体的孔隙率。例如:(A)振动紧实,在颗粒堆积过程中,通过施加一定振动,来改善颗粒堆积方式,增加颗粒紧实度,但改善效果有限,堆积率提高一般不超过5%。(B)颗粒表面处理,将粘结剂喷洒在颗粒表面,使得颗粒之间相互搭接,从而提高预制体堆积率,但颗粒之间粘结难以控制,极易造成预制体局部溶在一起,造成最终泡沫金属出现局部缺陷。(C)人工造粒,通过机械或手工并按照一定配方造出质软颗粒,从而提高颗粒可压缩性,但是这种方式耗时、造粒效率过低。
综上所述,针对颗粒渗流法制备的开孔泡沫金属孔隙率不高和开孔程度差的问题,目前还没得到有效地解决,从而限制了这种方法的大规模工业化应用。
发明内容
基于此,针对开孔泡沫金属的颗粒渗流法制备,有必要提供一种更加简单有效地提高开孔泡沫金属孔隙率和开孔程度的多孔预制体及其制备方法以及泡沫金属及其制备方法。
一种多孔预制体的制备方法,包括以下步骤:
S100,将无机盐颗粒堆放于底端封闭的容器中形成无机盐颗粒堆积体;
S200,采用紧实方法使得所述无机盐颗粒堆积体在所述容器中具有初步的紧实度;
S300,在所述无机盐颗粒堆积体上方施加向下的1MPa~10MPa的恒定压力,以5℃~20℃的加热速率将装有所述无机盐颗粒堆积体的所述容器升温至0.2Tm~0.8Tm并保温;
S400,保温1h~8h,使所述无机盐颗粒发生蠕变并产生形变。
在其中一个实施例中,所述紧实方法为振动紧实和压力紧实中的至少一种。
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。
在其中一个实施例中,所述无机盐颗粒为氯化钠颗粒,步骤S300中,施加的所述恒定压力为8MPa~10MPa,所述加热速率为15℃~20℃,升温至580℃~630℃,步骤S400的保温时间为8h~10h。
在其中一个实施例中,所述无机盐颗粒为氯化钙颗粒,步骤S300中,施加的所述恒定压力为1MPa~2MPa,所述加热速率为5℃~10℃,升温至500℃~550℃,步骤S400的保温时间为1h~2h。
在其中一个实施例中,所述无机盐颗粒为氯化钾颗粒,步骤S300中,施加的所述恒定压力为3MPa~5MPa,所述加热速率为10℃~15℃,升温至480℃~530℃,步骤S400的保温时间为1h~2h。
在其中一个实施例中,所述无机盐颗粒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的粒径与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,步骤S100中的所述底端密封的容器包括两端开口的中空柱形筒以及可拆卸的封闭于所述中空柱形筒的底端的下压头;步骤S300中的在所述无机盐颗粒堆积体上方施加向下的1MPa~10MPa的恒定压力为在所述中空柱形筒的顶端封闭上压头,使所述上压头压在所述无机盐颗粒堆积体上以提供所述恒定压力。
一种所述的多孔预制体的制备方法制备得到的多孔预制体,所述多孔预制体能够制备得到孔隙率为80%~95%、主孔径为0.5mm~5mm、连通孔孔径为0.2mm~3mm的开孔泡沫金属。
一种泡沫金属的制备方法,包括以下步骤:
S100,提供所述的多孔预制体的制备方法制备得到的多孔预制体或者所述的多孔预制体多孔预制体;
S200,将所述多孔预制体置于渗流模具中,向所述渗流模具中浇注液态金属,使所述液态金属穿过所述多孔预制体的间隙渗流至所述多孔预制体中;
S300,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
S400,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,步骤S200中,所述渗流模具中的温度为680℃~720℃,压力为0.08atm~0.12atm。
一种所述的泡沫金属的制备方法制备得到的泡沫金属,所述泡沫金属的孔隙率为80%~95%、主孔径为0.5mm~5mm、连通孔孔径为0.2mm~3mm。
本发明的多孔预制体的制备方法,对压力、温度、时间进行控制,通过调控三个参数的数值,使压力、温度和时间达到平衡,从而使无机盐颗粒发生蠕变而变形,无机盐颗粒在蠕变过程中发生分子重组,在压力的作用下发生形变,从而改变无机盐颗粒的排布,减小无机盐颗粒之间的间隙,提高无机盐颗粒的堆积率,实现无机盐颗粒堆积率的无极调整。通过使无机盐颗粒发生蠕变配合施加恒定压力,得到间隙度较小的多孔预制体,多孔预制体中无机盐颗粒的排布决定制备得到的泡沫金属的孔隙分布,多孔预制体中无机盐颗粒的排布越密集,采用该多孔预制体得到的泡沫金属的孔隙率越高,开孔程度也越高,泡孔之间的连通率越好。进一步的,无机盐颗粒的高温变形,从根本上改善了开孔泡沫金属的连通结构,有效提高了连通孔尺寸,减少了流阻,降低了利用该多孔预制体制备泡沫金属时无机盐颗粒的脱除难度。另一方面,该多孔预制体的制作方法和装备简单、工艺流程短、可操作性强,适合工业化生产高孔隙率、开孔程度高的开孔泡沫金属。
附图说明
图1为本发明一实施例的泡沫金属制备装置核心部件的结构示意图;
图2为本发明实施例1的多孔预制体的结构示意图;
图3为本发明实施例1的泡沫铝的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明实施例提供一种多孔预制体的制备方法,包括以下步骤:
S100,将无机盐颗粒堆放于底端封闭的容器中形成无机盐颗粒堆积体;
S200,采用紧实方法使得所述无机盐颗粒堆积体在所述容器中具有初步的紧实度;
S300,在所述无机盐颗粒堆积体上方施加向下的1MPa~10MPa的恒定压力,以5℃~20℃的加热速率将装有所述无机盐颗粒堆积体的所述容器升温至0.2Tm~0.8Tm并保温;
S400,保温1h~8h,使所述无机盐颗粒发生蠕变并产生形变。
本发明实施例的多孔预制体的制备方法,对压力、温度、时间进行控制,通过调控三个参数的数值,使压力、温度和时间达到平衡,从而使无机盐颗粒发生蠕变而变形,无机盐颗粒在蠕变过程中发生分子重组,在压力的作用下发生形变,从而改变无机盐颗粒的排布,减小无机盐颗粒之间的间隙,提高无机盐颗粒的堆积率,实现无机盐颗粒堆积率的无极调整。通过使无机盐颗粒发生蠕变配合施加恒定压力,得到间隙度较小的多孔预制体,多孔预制体中无机盐颗粒的排布决定制备得到的泡沫金属的孔隙分布,多孔预制体中无机盐颗粒的排布越密集,采用该多孔预制体得到的泡沫金属的孔隙率越高,开孔程度也越高,泡孔之间的连通率越好。进一步的,无机盐颗粒的高温变形,从根本上改善了开孔泡沫金属的连通结构,有效提高了连通孔尺寸,减少了流阻,降低了利用该多孔预制体制备泡沫金属时无机盐颗粒的脱除难度。另一方面,该多孔预制体的制作方法和装备简单、工艺流程短、可操作性强,适合工业化生产高孔隙率、开孔程度高的开孔泡沫金属。
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。
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,所述无机盐颗粒在所述容器中的装填率可以为45%~80%。
在一实施例中,所述紧实方法为振动紧实和压力紧实中的至少一种。提高颗粒堆积率以及增加预制体颗粒之间接触面积,从而减少金属熔体的渗入量和降低颗粒被金属液包裹的程度。振动紧实为在无机盐颗粒堆积过程中,通过施加一定振动,来改善颗粒堆积方式,增加颗粒紧实度。压力紧实为直接向的无机盐颗粒堆积体施加机械压力,从而从物理空间上改变无机盐颗粒之间的紧实率,无机盐材料质脆,压力施加过程中容易造成颗粒破碎,因此一般施加较小的压力,初步减小无机盐颗粒之间的空隙即可。
步骤S300中,由于无机盐颗粒种类不同,各自的性质也不相同,采用不同的无机盐颗粒控制不同的压力、温度和时间。
在一实施例中,所述无机盐颗粒为氯化钠颗粒,步骤S300中,施加的所述恒定压力为8MPa~10MPa,所述加热速率为15℃~20℃,升温至580℃~630℃,步骤S400的保温时间为8h~10h。
在另一实施例中,所述无机盐颗粒为氯化钙颗粒,步骤S300中,施加的所述恒定压力为1MPa~2MPa,所述加热速率为5℃~10℃,升温至500℃~550℃,步骤S400的保温时间为1h~2h。
在另一实施例中,所述无机盐颗粒为氯化钾颗粒,步骤S300中,施加的所述恒定压力为3MPa~5MPa,所述加热速率为10℃~15℃,升温至480℃~530℃,步骤S400的保温时间为1h~2h。
在一实施例中,步骤S100中的所述底端密封的容器包括两端开口的中空柱形筒以及可拆卸的封闭于所述中空柱形筒的底端的下压头;步骤S300中的在所述无机盐颗粒堆积体上方施加向下的1MPa~10MPa的恒定压力为在所述中空柱形筒的顶端封闭上压头,使所述上压头压在所述无机盐颗粒堆积体上以提供所述恒定压力。压力的大小基本由上压头的重量决定。由于无机盐颗粒在压力和温度作用下发生蠕变,无机盐颗粒发生形变,堆积体中颗粒之间的空隙减小,无机盐颗粒堆积体的高度变小,宽度变大,上压头向下运动,继续挤压在无机盐颗粒堆积体上提供恒定压力。在一实施例中,上压头的外径比中空柱形筒的内径小0.5mm~2mm,使得上压头能够容易沿纵向在中空柱形筒中向下运动。通过上压头的高度自动调节实现无机盐颗粒的堆积率的调控。
在一实施例中,中空柱形筒、上压头或下压头可分别为不锈钢材料。中空柱形筒大小依据所需制备的多孔预制体的大小而定,壁厚可大于2mm,使中空柱形筒能够提供给无机盐颗粒堆积体侧面的压力,从而使得无机盐颗粒在纵向和横向的堆积都能够更紧实。
在一实施例中,步骤S300温度的升高和保持可在加热装置中进行,例如可在加热炉中进行。加热可为井式炉。
本发明实施例还提供一种多孔预制体,所述的多孔预制体通过上述任一实施例的多孔预制体的制备方法制备得到。所述多孔预制体能够制备得到孔隙率为80%~95%、主孔径为0.5mm~5mm、连通孔孔径为0.2mm~3mm的开孔泡沫金属。
本发明实施例还提供一种泡沫金属的制备方法,包括以下步骤:
S100,提供所述的多孔预制体;
S200,将所述多孔预制体置于渗流模具中,向所述渗流模具中浇注液态金属,使所述液态金属穿过所述多孔预制体的间隙渗流至所述多孔预制体中;
S300,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
S400,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。
在一实施例中,步骤S200中,所述渗流模具中的温度为680℃~720℃,压力为0.08atm~0.12atm。
在一实施例中,渗流模具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°。
在一实施例中,步骤S200中,可包括对渗流模具中抽真空的步骤,通过抽真空,使渗流模具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。在一实施例中,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。
在一实施例中,渗流时间可以为0.5分钟~2分钟,避免过度渗流。
在步骤S400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。
本发明实施例的泡沫金属的制备方法适合多种低熔点泡沫金属或合金(Al、Mg、Zn、Pb、Sn等纯金属及其合金)的制备。
本发明实施例还提供一种所述的泡沫金属,该泡沫金属通过上述任一实施例的泡沫金属的制备方法制备得到,所述泡沫金属的孔隙率为80%~95%、主孔径为0.5mm~5mm、连通孔孔径为0.2mm~3mm。
以下为具体实施例。
实施例1
步骤1,多孔预制体制备。
本实例中,选用工业纯铝作为金属原料,选用CaCl2作为无机盐颗粒。颗粒筛分后,CaCl2颗粒的粒径为3.5mm。请参阅图1,将下压头装配至中空柱形筒底部作为容器备用,将筛分后的CaCl2颗粒堆积入容器中形成无机盐颗粒堆积体,采用手动振动紧实与压力紧实让无机盐颗粒具备初步的紧实度。上压头的质量为5Kg,将其压在无机盐颗粒堆积体上表面,将装有CaCl2颗粒的容器置于加热炉,以10℃的加热速率将加热炉升温至550℃并保温2h。取出容器,冷却后取出多孔预制体备用。多孔预制体宏观示意图如附图2所示。
步骤2,渗流。
将步骤1中制得的多孔预制体置入渗流模具中,一起放入加热炉,令炉温升至700℃,温度稳定后,浇注铝液,在0.1atm压力作用下,完成渗流。取出渗流模具,冷却后取出预制体-铝复合体(金属无机盐复合体)。
步骤3,样品后处理。
持续用高压水对预制体-铝复合体进行CaCl2脱除处理,然后采用线切割将样品切割成直径100mm,高度20mm的泡沫铝。
本示例采用CaCl2颗粒所制备出的开孔泡沫铝实物图如附图3所示。开孔泡沫铝泡孔结构参数为:主孔径3.5mm,连通孔孔径1.5mm,孔隙率90%。
实施例2
步骤1,多孔预制体制备。
本实例中,选用工业纯锡作为金属原料,选用KCl作为无机盐颗粒。颗粒筛分后,KCl颗粒的粒径为2.5mm。将下压头装配至中空柱形筒底部作为容器备用,将筛分后的KCl颗粒堆积入容器中形成无机盐颗粒堆积体,采用手动振动紧实与压力紧实让无机盐颗粒具备初步的紧实度。上压头的质量为10Kg,将其压在无机盐颗粒堆积体上表面,将装有KCl颗粒的容器置于加热炉,以15℃的加热速率将加热炉升温至500℃并保温1h。取出容器,冷却后取出多孔预制体备用。
步骤2,渗流。
将步骤1中制得的多孔预制体置入渗流模具中,一起放入加热炉,令炉温升至600℃,温度稳定后,浇注锡液,在0.1atm压力作用下,完成渗流。取出渗流模具,冷却后取出预制体-锡复合体(金属无机盐复合体)。
步骤3,样品后处理。
持续用高压水对预制体-锡复合体进行KCl脱除处理,然后采用线切割将样品切割成直径100mm,高度20mm的泡沫锡。
本实施例制备的开孔泡沫锡泡孔结构参数为:主孔径3mm,连通孔孔径1mm,孔隙率88%。
实施例3
步骤1,多孔预制体制备。
本实例中,选用工业纯镁作为金属原料,选用NaCl作为无机盐颗粒。颗粒筛分后,NaCl颗粒的粒径为3.5mm。将下压头装配至中空柱形筒底部作为容器备用,将筛分后的NaCl颗粒堆积入容器中形成无机盐颗粒堆积体,采用手动振动紧实与压力紧实让无机盐颗粒具备初步的紧实度。上压头的质量为5Kg,将其压在无机盐颗粒堆积体上表面,将装有NaCl颗粒的容器置于加热炉,以10℃的加热速率将加热炉升温至550℃并保温2h。取出容器,冷却后取出多孔预制体备用。多孔预制体宏观示意图如附图2所示。
步骤2,渗流。
将步骤1中制得的多孔预制体置入渗流模具中,一起放入加热炉,令炉温升至700℃,温度稳定后,浇注镁液,在0.1atm压力作用下,完成渗流。取出渗流模具,冷却后取出预制体-镁复合体(金属无机盐复合体)。
步骤3,样品后处理。
持续用高压水对预制体-镁复合体进行NaCl脱除处理,然后采用线切割将样品切割成直径100mm,高度20mm的泡沫镁。
本示例制备的开孔泡沫铝镁孔结构参数为:主孔径2.5mm,连通孔孔径0.5mm,孔隙率90%。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同,区别在于,在步骤1中不放上压头。
本对比例得到的开孔泡沫铝泡孔结构参数为:主孔径3.5mm,连通孔孔径0.3mm,孔隙率60%。
对比例2
对比例2与实施例1基本相同,区别在于,在步骤1中,以20℃的加热速率将加热炉升温至120℃并保温2h。
本对比例得到的开孔泡沫铝泡孔结构参数为:主孔径2.5mm,连通孔孔径0.2mm,孔隙率62%。
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 (8)
1.一种多孔预制体的制备方法,包括以下步骤:
S100,将无机盐颗粒堆放于底端封闭的容器中形成无机盐颗粒堆积体,所述无机盐颗粒选自氯化钙或氯化钾;
S200,采用紧实方法使得所述无机盐颗粒堆积体在所述容器中具有初步的紧实度;
S300,在所述无机盐颗粒堆积体上方施加向下的1MPa~10MPa的恒定压力,以5℃~20℃的加热速率将装有所述无机盐颗粒堆积体的所述容器升温至0.2Tm~0.8Tm并保温;
S400,保温1h~8h,使所述无机盐颗粒发生蠕变并产生形变;
其中,所述无机盐颗粒为氯化钙,步骤S300中,施加的所述恒定压力为1MPa~2MPa,所述加热速率为5℃~10℃,升温至500℃~550℃,步骤S400的保温时间为1h~2h;
所述无机盐颗粒为氯化钾,步骤S300中,施加的所述恒定压力为3MPa~5MPa,所述加热速率为10℃~15℃,升温至480℃~530℃,步骤S400的保温时间为1h~2h。
2.根据权利要求1所述的多孔预制体的制备方法,其特征在于,所述紧实方法为振动紧实和压力紧实中的至少一种。
3.根据权利要求1-2任一项所述的多孔预制体的制备方法,其特征在于,所述无机盐颗粒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的粒径与所述第二无机盐颗粒的粒径比为1:2~1:10。
4.根据权利要求1-2任一项所述的多孔预制体的制备方法,其特征在于,步骤S100中的所述底端密封的容器包括两端开口的中空柱形筒以及可拆卸的封闭于所述中空柱形筒的底端的下压头;步骤S300中的在所述无机盐颗粒堆积体上方施加向下的1MPa~10MPa的恒定压力为在所述中空柱形筒的顶端封闭上压头,使所述上压头压在所述无机盐颗粒堆积体上以提供所述恒定压力。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的多孔预制体的制备方法制备得到的多孔预制体,其特征在于,所述多孔预制体能够制备得到孔隙率为80%~95%、主孔径为0.5mm~5mm、连通孔孔径为0.2mm~3mm的开孔泡沫金属。
6.一种泡沫金属的制备方法,包括以下步骤:
S100,提供如权利要求1-4任一项所述的多孔预制体的制备方法制备得到的多孔预制体;
S200,将所述多孔预制体置于渗流模具中,向所述渗流模具中浇注液态金属,使所述液态金属穿过所述多孔预制体的间隙渗流至所述多孔预制体中;
S300,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
S400,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。
7.根据权利要求6所述的泡沫金属的制备方法,其特征在于,步骤S200中,所述渗流模具中的温度为680℃~720℃,压力为0.08atm~0.12atm。
8.一种如权利要求6~7任一项所述的泡沫金属的制备方法制备得到的泡沫金属,其特征在于,所述泡沫金属的孔隙率为80%~95%、主孔径为0.5mm~5mm、连通孔孔径为0.2mm~3mm。
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