[發明專利]一種開孔泡沫鋼的制備方法

有效

• 申請號: 201110382548.3
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102392173A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 呂昭平;徐向棋;郝剛領;王輝
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C33/00
• 分類號: C22C33/00;C22C1/08
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域：

本發明屬于泡沫金屬材料領域，特別是制備開孔泡沫鋼的制備工藝。?

背景技術：

作為金屬泡沫中最新開發研究的一種新型泡沫材料——泡沫鋼，除了具有一般泡沫金屬所具有的特征外，還具有獨特的硬度、低成本、高熔點以及可與鋼結構共容等優點，尤其是比泡沫鋁高的多的強度、吸能緩沖性和耐高溫性，因而在汽車制造業、船舶制造業、高層建筑業、橋梁及交通運輸業等有著廣闊的應用前景。

目前，公認的開孔泡沫鋼的制備方法有粉末冶金法、空心鋼球燒結法、在泡沫塑料基體上沉積或涂覆金屬后燒結的方法和多孔石膏型模滲流法。粉末冶金法采用鋼粉和造孔劑混合，壓力加工致密化、燒結后或同時去除造孔劑而得到泡沫鋼，該方法受粉末冶金工藝本身的限制，不能制備大尺寸的開孔泡沫鋼，也難實現大規模生產；空心鋼球燒結法存在空心球制備困難、生產效率不高等不足；泡沫塑料基體沉積或涂覆金屬后燒結法存在塑料的燃燒去除易對環境造成污染的問題；多孔石膏型模滲流法存在多孔石膏型模制作困難，滲流后石膏脫除困難等問題。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題是提供一種開孔泡沫鋼的制備方法，其工藝簡單、效率高、開孔尺寸大、成本低、無污染等特點，可實現工業化生產。

解決發明的技術問題所采用的方案是：采用熔點高于鋼的不同直徑的偏鋁酸鈉顆粒為前驅體，以鋼為滲流體，通過壓力滲流的方法滲入到前驅體中，冷卻得到復合體，將復合體置入水中使前驅體偏鋁酸鈉顆粒從復合體中溶解，得到開孔泡沫鋼。

本發明還包括以下技術方案：前驅體偏鋁酸鈉顆粒的大小直徑從0.1mm到10mm可調；偏鋁酸鈉顆粒在1000-1100℃干燥5-6小時，在滲流前于400-600℃的溫度預熱2-30分鐘；鋼基體的熔化溫度高于鋼基體熔點50-100℃；壓力滲流時控制壓力為10-100MPa，滲流溫度比偏鋁酸鈉熔化溫度低10-50℃，滲流速度為1mm/s-20mm/s，滲流后得到復合體，用水溶解偏鋁酸鈉前驅體后得到開孔泡沫鋼。

前驅體偏鋁酸鈉顆粒大小根據需要的孔徑確定。

本發明的優點是：

1.?本發明利用偏鋁酸鈉的高熔點，易溶解于水的特點，作為前驅體，以較低熔點的鋼作為滲流體，通過一次滲流的方法實現了開孔泡沫鋼的制備，具有工藝簡單、成本低、無污染的特點。

2.?泡沫鋼的結構均勻可控，孔隙率高，可獲得孔隙率50-80%，孔徑范圍0.1-10mm的開孔泡沫鋼。

3.?設備條件簡單，能實現規模化生產。

附圖說明：

圖1為本發明工藝流程示意圖。

具體實施方案：

下面根據具體的實施例對本發明技術方案做進一步說明。

實施例1：

篩選偏鋁酸鈉顆粒直徑為3mm，在1000℃保溫5小時烘干，將烘干的偏鋁酸鈉先裝進模具中進行預熱（預熱溫度：400℃，預熱時間：2分鐘），同時，工業純鐵在坩堝中加熱到1600℃熔化，通過壓力滲流（滲流壓力：50MPa，滲流溫度1600℃，滲流速度：5mm/s）滲入到前驅體偏鋁酸鈉中，滲流后的復合體冷卻得到工業純鐵和偏鋁酸鈉的復合體，將此復合體在水中沖洗溶解偏鋁酸鈉即得到孔隙率為70%、孔徑大約為3mm的開孔泡沫工業純鐵。

實施例2：

篩選顆粒直徑為3mm的偏鋁酸鈉，在1000℃保溫5小時烘干，將烘干的偏鋁酸鈉預先裝進模具中進行預熱（預熱溫度：500℃，預熱時間：5分鐘），同時，將奧氏體耐熱不銹鋼NF709在坩堝中加熱到1650℃熔化，通過壓力滲流（滲流壓力：100MPa，滲流溫度1620℃，滲流速度：15mm/s）滲入到裝有前驅體偏鋁酸鈉的模具中，滲流后的復合體冷卻得到奧氏體耐熱不銹鋼NF709和偏鋁酸鈉的復合體，將此復合體在水中沖洗溶解偏鋁酸鈉即得到孔隙率為68%、孔徑大約為3mm的開孔泡沫奧氏體耐熱不銹鋼NF709。

實施例3：

篩選顆粒直徑為1mm的偏鋁酸鈉，在1000℃保溫5小時烘干，將烘干的偏鋁酸鈉預先裝進模具中進行預熱（預熱溫度：450℃，預熱時間：5分鐘），同時，將奧氏體不銹鋼Super?304在坩堝中加熱到1650℃熔化，通過壓力滲流（滲流壓力：80MPa，滲流溫度1620℃，滲流速度：10mm/s）滲入到裝有前驅體偏鋁酸鈉的模具中，滲流后的復合體冷卻得到奧氏體不銹鋼Super?304和偏鋁酸鈉的復合體，將此復合體在水中沖洗溶解偏鋁酸鈉即得到孔隙率為60%、孔徑大約為1mm的開孔泡沫奧氏體不銹鋼Super?304。

實施例4：

篩選顆粒直徑為2mm的偏鋁酸鈉，在1000℃保溫5小時烘干，將烘干的偏鋁酸鈉預先裝進模具中進行預熱（預熱溫度：500℃，預熱時間：2分鐘），同時，將鐵素體耐熱不銹鋼P91在坩堝中加熱到1630℃熔化，通過壓力滲流（滲流壓力：60MPa，滲流溫度1610℃，滲流速度：5mm/s）滲入到裝有前驅體偏鋁酸鈉的模具中，滲流后的復合體冷卻得到鐵素體耐熱不銹鋼P91和偏鋁酸鈉的復合體，將此復合體在水中沖洗溶解偏鋁酸鈉即得到孔隙率為65%、孔徑大約為2mm的開孔泡沫鐵素體耐熱不銹鋼P91。