[發明專利]一種可控通孔生鐵或球墨鑄鐵多孔材料制備方法

有效

• 申請號: 201210489708.9
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103834880B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 曲迎東;李榮德;金美玲;蔣立鵬;蘇睿明;馬廣輝;尤俊華;王瑞春;張國宏;姜珂;張新寧;趙志強;唐萌;秦剛;高民強
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: C22C47/06
• 分類號: C22C47/06;C22C47/08;C22C49/08;C22C49/14;C22C101/10;C22C121/00
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙)21115
• 代理人: 宋鐵軍

技術領域

本發明屬于材料制備和加工領域，特別是涉及一種可控通孔生鐵或球墨鑄鐵多孔材料制備方法。

背景技術

金屬多孔材料是80年代后期國際上迅速發展起來的一種具有優異的物理特性和良好的機械性能的新型工程材料，它具備多種優異物理性能，如比重小、剛度大、比表面大、減震性能好、消聲效果好、電磁屏蔽性能高等，使其在一些高技術領域獲得了廣泛應用。對于通孔金屬材料，還具有導熱率高、氣體滲透率高、換熱散熱能力高等優點。金屬泡沫材料既可作為許多場合的功能材料，也可作為某些場合的結構材料，是一種性能優異的多用工程材料。

金屬多孔材料的制造方法很多，包括氣體吹入法、固體發泡劑法和金屬／氣體共晶定向凝固法、熔模鑄造法、滲流鑄造法、噴射沉積法以及粉末加壓熔化法等制備方法，其中金屬／氣體共晶定向凝固法利用共晶反應中氫氣氣泡上浮可通孔多孔材料，但其孔徑尺寸、孔的分布不可控，且僅能用于制造純Cu、Mg等為數不多的金屬通孔多孔材料。而目前制造通孔金屬材料的技術有電火花和激光法，但是這兩種技術對制造孔的深度有一定限制，應用前景受到一定限制。

發明內容

發明目的：針對上述技術存在的缺陷或不足，本發明旨在提供一種可控通孔生鐵或球墨鑄鐵多孔材料制備方法，本發明涉及的可控通孔生鐵或球墨鑄鐵多孔材料的制備過程簡單，可根據需要，制備出位置、孔隙度、孔徑等均可控的通孔生鐵或球墨鑄鐵多孔材料。

技術方案：本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種可控通孔生鐵或球墨鑄鐵多孔材料制備方法，其特征在于：該方法按以下步驟進行：

（1）、選取需要加工的生鐵或球墨鑄鐵基體材料；

（2）、選取與該生鐵或球墨鑄鐵基體材料浸潤性差的纖維材料，要滿足該纖維材料與金屬基體材料的浸潤角大于90°的要求；

（3）、按需要制備孔徑的大小，將纖維材料絲束編制成預制體；

（4）、將生鐵或球墨鑄鐵材料熔化；

（5）、按照需制備的孔徑位置、多少及長短參數，將編制的預制體與熔化的生鐵或球墨鑄鐵基體材料在型腔中凝固；

（6）、凝固成型后，去除生鐵或球墨鑄鐵基體材料內的預制體，制備出可控的通孔的生鐵或球墨鑄鐵多孔材料。

選取的纖維材料為選取的纖維材料為碳纖維。

選取的碳纖維為標準規格的1k、3k、24K、64K，也可為上述絲束的組合或拆分，選取的碳纖維無需電鍍、化學鍍處理，滿足其與金屬基體材料的浸潤角大于90°的性能即可。

將編制的預制體與熔化的生鐵或球墨鑄鐵基體材料在型腔中凝固，可以是：先將預制體放入型腔中，將熔化的生鐵或球墨鑄鐵基體材料澆入型腔中凝固；或者采用先將生鐵或球墨鑄鐵基體材料注入型腔內，再將預制體至于注入熔化的生鐵或球墨鑄鐵基體材料的型腔中凝固。

澆注的型腔為砂型或金屬型。

編制的預制體中，纖維材料的編制方向可以為豎直、水平方向，也可介于豎直、水平之間的任何角度。

碳纖維預制體的編制可以采用手工編制或者機械編制。

采用的鑄造方法可以為重力鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、消失模鑄造等各種鑄造方法。

去除生鐵或球墨鑄鐵基體材料內的碳纖維預制體，可以直接抽出，也可采用將其加熱氧化，使碳纖維與氧氣化合生成二氧化碳氣體，去除碳纖維。

去除生鐵或球墨鑄鐵基體材料內的預制體，采用將其一端通入高壓氣體或高壓液體，利用壓力作用使預制體從金屬基體材料中去除，制備出可控的通孔的材料。

優點及效果：本發明中的一種可控通孔生鐵或球墨鑄鐵多孔材料制備方法，制備出的通孔生鐵或球墨鑄鐵多孔材料的孔直徑：0.01mm—10mm，深徑比：1—500。通過碳纖維與生鐵或球墨鑄鐵的浸潤性差(浸潤角＞90°）的特點，所以所用的基體材料廣泛，原材供應渠道廣，為本發明產品工業化生產、廣泛推廣應用提供了有利條件。根據碳纖維預制體編制的可控性，可以根據孔的位置、孔隙度、孔徑的不同要求進行編制，從而所制得的通孔生鐵或球墨鑄鐵多孔材料形狀、尺寸以及內部通孔的孔徑及孔的走向均可控制，適用范圍極廣。可見該方法工藝十分簡單，在生產過程中無污染、無三廢，不造成對環境的危害。

具體實施方式：