发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种强化型泡沫金属的制备方法,采用该制备方法制备的泡沫金属同时兼具高孔隙度和高强度。
为解决上述技术问题,本发明采用如下所述的技术方案:
一种强化型泡沫金属的制备方法,其包括有步骤:
S10,将NaCl颗粒和金属粉末混合物压制成带有贯穿孔的生坯体;
S20,于生坯体的贯穿孔内填入相应外径的薄壁金属管或实心金属柱;
S30,将生坯体放入管式炉中在氢气保护下烧结获得泡沫金属,烧结温度为750~950℃,烧结时间为0.5~2h。
优选地,所述步骤S30中的烧结温度为810℃。
优选地,所述步骤S30中的烧结时间为1h。
优选地,所述NaCl颗粒为珠球状的NaCl盐球,所述步骤S10进一步包括:
S11,将2~4质量份的NaCl盐球放入预先插设有定位销的模具内震实;
S12,将1质量份的金属粉末加入到模具内,通过震动将金属粉末填入NaCl盐球的缝隙中,获得NaCl盐球和金属粉末混合物;
S13,通过加压将NaCl盐球和金属粉末混合物压制成生坯体;
S14,将定位销从生坯体中拔出,再将生坯体浸入去离子水中溶解去除NaCl盐球。
优选地,所述步骤S13中加压的压力为150~350MPa。
优选地,所述步骤S13中加压的压力为200MPa。
优选地,所述金属粉末的粒度为150~500目。
优选地,所述步骤S11之前还包括步骤:S101,采用35~50质量份的NaCl盐末、2~3质量份的淀粉、9~14质量份的蒸馏水为原料混合配制成胶状盐团,然后在植物油中对盐团进行搅拌加热5~10min,在机械搅拌切削作用下获得盐球颗粒,利用纱布将盐球颗粒从植物油中分离出来,最后将盐球颗粒在600~840℃下进行煅烧5~6.5h,得到珠球状的NaCl盐球。
优选地,所述步骤S101中盐球煅烧的温度为740℃。
优选地,所述步骤S101中,植物油在放入盐团前预先加热至70℃,搅拌加热过程中的搅拌速度为1000~1500r/min。
本发明的有益技术效果在于:本发明通过植入薄壁金属管或实心金属柱,利用薄壁金属管或实心金属柱对泡沫金属的变形进行有效的牵制或阻碍,大幅提高泡沫金属的力学性能,解决了现有的泡沫金属在孔隙度相对较高时力学性能大幅度降低的技术问题,使得泡沫金属同时兼具高孔隙度和高强度。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点,以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
图1本发明所公开的强化型泡沫金属的制备方法的工艺流程图,强化型泡沫金属的制备方法包括有步骤:
S10,将NaCl颗粒和金属粉末混合物压制成带有贯穿孔的生坯体;
S20,于生坯体的贯穿孔内填入相应外径的薄壁金属管或实心金属柱;
S30,将生坯体放入管式炉中在氢气保护下烧结获得泡沫金属,烧结温度为750~950℃,烧结时间为0.5~2h。
本发明通过植入薄壁金属管或实心金属柱,利用薄壁金属管或实心金属柱对泡沫金属的变形进行有效的牵制或阻碍,大幅提高泡沫金属的力学性能,使得泡沫金属同时兼具高孔隙度和高强度。
本技术领域普通技术人员可以理解,泡沫金属包括泡沫金属铜、泡沫金属铁和泡沫金属铝等,以下以泡沫金属铜为例对本发明做进一步的阐述。
实施例一:
利用本发明所公开的强化型泡沫金属的制备方法来制备泡沫金属铜,包括以下步骤:
(1)采用珠球状的NaCl盐球为造孔剂,NaCl盐球的制备方法为:以粒径小于100μm的NaCl盐末、淀粉、蒸馏水为原料,取2g淀粉、10ml(10g)蒸馏水和40g NaCl盐末混合制成胶状盐团,然后将胶状盐团放入预热至70℃的植物油中,以1500r/min搅拌加热7min,在机械搅拌切削作用下获得盐球颗粒,同时盐球中含有的淀粉在高温油浴过程中进一步发生交联硬化。利用纱布过滤将盐球颗粒从植物油中分离出来,最后将盐球在740℃下进行煅烧6h,除去盐球中的淀粉、植物油等有机成分,并使NaCl盐球烧结硬化,获得粒径分布在0.4~2.4mm的纯净且硬度适中的珠球状的NaCl盐球,并从中选取粒径分布在0.6~1.0mm的NaCl盐球作为造孔剂备用。
(2)将一根定位销插入下定位垫片中并置于钢制模具内,装入4质量份的珠球状的NaCl盐球后用AutoTap震实仪器震实形成结构紧凑的盐床,然后于盐床上方装入1质量份的粒度为200目的金属铜粉末,再盖上上定位垫片,压上上顶杆后,通过震动将金属铜粉末填入NaCl盐球之间的缝隙中。
(3)通过单向加压200MPa将NaCl盐球和金属粉末混合物压制成生坯体,将定位销从生坯体中拔出,将生坯体浸入去离子水中溶解去除造孔剂NaCl盐球,得到带有一个直径为3mm的贯穿孔31的生坯体30,如图2所示。
(4)于生坯体30的贯穿孔31内填入一个外径为3mm、内径为2.5mm的薄壁铜管。
(5)将生坯体放入管式炉中在氢气保护下烧结获得泡沫金属铜,烧结温度为810℃,烧结时间为1h。
本发明实施例中,通过植入薄壁铜管,利用薄壁铜管对泡沫金属的变形进行有效的牵制或阻碍,大幅提高泡沫金属的力学性能,使得泡沫金属同时兼具高孔隙度和高强度;此外,由于贯穿孔31内填入的是空心的薄壁铜管,进一步提高了泡沫金属的孔隙率。
实施例二:
利用本发明所公开的强化型泡沫金属的制备方法来制备泡沫金属铜,包括以下步骤:
(1)采用珠球状的NaCl盐球为造孔剂,NaCl盐球的制备方法为:以粒径小于100μm的NaCl盐末、淀粉、蒸馏水为原料,取2.5g淀粉、14ml(14g)蒸馏水和50g NaCl盐末混合制成胶状盐团,然后将胶状盐团放入预热至70℃的植物油中,以1200r/min搅拌加热10min,在机械搅拌切削作用下获得盐球颗粒,同时盐球中含有的淀粉在高温油浴过程中进一步发生交联硬化。利用纱布过滤将盐球颗粒从植物油中分离出来,最后将盐球在840℃下进行煅烧5h,除去盐球中的淀粉、植物油等有机成分,并使NaCl盐球烧结硬化,获得粒径分布在0.4~2.4mm的纯净且硬度适中的珠球状的NaCl盐球,并从中选取粒径分布在0.6~1.0mm的NaCl盐球作为造孔剂备用。
(2)如图3所示,将3根定位销12插入下定位垫片11中并置于钢制模具10内,装入4质量份的珠球状的NaCl盐球21后用AutoTap震实仪器震实形成结构紧凑的盐床21,然后于盐床21上方装入1.5质量份的粒度为150目的金属铜粉末22,再盖上上定位垫片13,上定位垫片13的定位孔14与定位销12配合定位,最后压上上顶杆15后,通过震动将金属铜粉末填入NaCl盐球之间的缝隙中,得到NaCl盐球和金属粉末混合物20,如图4所示。
(3)通过单向加压150MPa将NaCl盐球和金属粉末混合物20压制成生坯体,将定位销12从生坯体中拔出,将生坯体浸入去离子水中溶解去除造孔剂NaCl盐球,得到带有一个直径为3mm的贯穿孔31的生坯体30,如图5所示。
(4)于生坯体30的3个贯穿孔31内各填入一个外径为3mm、内径为2.5mm的薄壁铜管。
(5)将生坯体放入管式炉中在氢气保护下烧结获得泡沫金属铜,烧结温度为750℃,烧结时间为2h。
本发明实施例中,通过植入薄壁铜管,利用薄壁铜管对泡沫金属的变形进行有效的牵制或阻碍,大幅提高泡沫金属的力学性能,使得泡沫金属同时兼具高孔隙度和高强度;此外,由于贯穿孔31内填入的是空心的薄壁铜管,进一步提高了泡沫金属的孔隙率。
实施例三:
利用本发明所公开的强化型泡沫金属的制备方法来制备泡沫金属铜,包括以下步骤:
(1)采用珠球状的NaCl盐球为造孔剂,NaCl盐球的制备方法为:以粒径小于100μm的NaCl盐末、淀粉、蒸馏水为原料,取3g淀粉、13ml(13g)蒸馏水和50g NaCl盐末混合制成胶状盐团,然后将胶状盐团放入预热至70℃的植物油中,以1000r/min搅拌加热8min,在机械搅拌切削作用下获得盐球颗粒,同时盐球中含有的淀粉在高温油浴过程中进一步发生交联硬化。利用纱布过滤将盐球颗粒从植物油中分离出来,最后将盐球在600℃下进行煅烧6.5h,除去盐球中的淀粉、植物油等有机成分,并使NaCl盐球烧结硬化,获得粒径分布在0.4~2.4mm的纯净且硬度适中的珠球状的NaCl盐球,并从中选取粒径分布在0.6~1.0mm的NaCl盐球作为造孔剂备用。
(2)将一根定位销插入下定位垫片中并置于钢制模具内,装入3质量份的珠球状的NaCl盐球后用AutoTap震实仪器震实形成结构紧凑的盐床,然后于盐床上方装入1质量份的粒度为300目的金属铜粉末,再盖上上定位垫片,压上上顶杆后,通过震动将金属铜粉末填入NaCl盐球之间的缝隙中。
(3)通过单向加压300MPa将NaCl盐球和金属粉末混合物压制成生坯体,将定位销从生坯体中拔出,将生坯体浸入去离子水中溶解去除造孔剂NaCl盐球,得到带有一个直径为3mm的贯穿孔的生坯体。
(4)于生坯体的贯穿孔内填入一个外径为3mm的实心铜柱。
(5)将生坯体放入管式炉中在氢气保护下烧结获得泡沫金属铜,烧结温度为850℃,烧结时间为1h。
本发明实施例中,通过植入实心铜柱,利用实心铜柱对泡沫金属的实体支撑,对泡沫金属的变形进行有效的牵制或阻碍,大幅提高泡沫金属的力学性能,使得泡沫金属同时兼具高孔隙度和高强度。
实施例四:
利用本发明所公开的强化型泡沫金属的制备方法来制备泡沫金属铜,包括以下步骤:
(1)采用珠球状的NaCl盐球为造孔剂,NaCl盐球的制备方法为:以粒径小于100μm的NaCl盐末、淀粉、蒸馏水为原料,取2.5g淀粉、9ml(9g)蒸馏水和35g NaCl盐末混合制成胶状盐团,然后将胶状盐团放入预热至70℃的植物油中,以1000r/min搅拌加热5min,在机械搅拌切削作用下获得盐球颗粒,同时盐球中含有的淀粉在高温油浴过程中进一步发生交联硬化。利用纱布过滤将盐球颗粒从植物油中分离出来,最后将盐球在800℃下进行煅烧5.5h,除去盐球中的淀粉、植物油等有机成分,并使NaCl盐球烧结硬化,获得粒径分布在0.4~2.4mm的纯净且硬度适中的珠球状的NaCl盐球,并从中选取粒径分布在0.6~1.0mm的NaCl盐球作为造孔剂备用。
(2)将一根定位销插入下定位垫片中并置于钢制模具内,装入2质量份的珠球状的NaCl盐球后用AutoTap震实仪器震实形成结构紧凑的盐床,然后于盐床上方装入1质量份的粒度为500目的金属铜粉末,再盖上上定位垫片,压上上顶杆后,通过震动将金属铜粉末填入NaCl盐球之间的缝隙中。
(3)通过单向加压350MPa将NaCl盐球和金属粉末混合物压制成生坯体,将定位销从生坯体中拔出,将生坯体浸入去离子水中溶解去除造孔剂NaCl盐球,得到带有一个直径为3mm的贯穿孔的生坯体。
(4)于生坯体的3个贯穿孔内各填入一个外径为3mm的实心铜柱。
(5)将生坯体放入管式炉中在氢气保护下烧结获得泡沫金属铜,烧结温度为950℃,烧结时间为0.5h。
本发明实施例中,通过植入实心铜柱,利用实心铜柱对泡沫金属的实体支撑,对泡沫金属的变形进行有效的牵制或阻碍,大幅提高泡沫金属的力学性能,使得泡沫金属同时兼具高孔隙度和高强度。
以上所述仅为本发明的优选实施例,而非对本发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进,凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰,均应落入本发明的保护范围之内。