阅读说明：本技术 一种金属/陶瓷复合多孔材料的制备方法 (Preparation method of metal/ceramic composite porous material ) 是由 王耀奇 褚楚 李红 侯红亮 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及金属/陶瓷复合多孔材料的制备方法,该方法以铝合金、铝锂合金、镁合金、镁锂合金等为金属基体,SiC空心球、Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>空心球、Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>/SiO<Sub>2</Sub>空心球等为空心球材料,首先将金属基体熔化,然后让熔化后的金属渗透穿过堆积的陶瓷空心球,在此过程中,熔融的金属将附着在空心球表面上或堆积在空心球之间,通过多次反复的渗透可以控制空心球表面或之间的金属厚度,冷却至室温后陶瓷空心球之间将获得有效的连接,从而制备出金属/陶瓷复合多孔材料。(The invention relates to a preparation method of a metal/ceramic composite porous material, which takes aluminum alloy, aluminum-lithium alloy, magnesium-lithium alloy and the like as metal matrixes, SiC hollow spheres and Al 2 O 3 Hollow sphere, Al 2 O 3 /SiO 2 The hollow spheres are made of hollow sphere materials, firstly, a metal matrix is melted, then the melted metal penetrates through the stacked ceramic hollow spheres, in the process, the melted metal is attached to the surfaces of the hollow spheres or stacked among the hollow spheres, the thickness of the metal on the surfaces of the hollow spheres or among the hollow spheres can be controlled through repeated penetration, and the ceramic hollow spheres are effectively connected after being cooled to room temperature, so that the metal/ceramic composite porous material is prepared.)

一种金属/陶瓷复合多孔材料的制备方法

技术领域

本发明涉及金属基复合材料制备技术领域，特别是涉及一种金属/陶瓷复合多孔材料的制备方法。

背景技术

多孔材料是一种内部含有大量孔隙的新型的材料，根据其基体材料的不同有金属多孔材料、陶瓷多孔材料等。不同的多孔材料具有不同的性能特征，如金属多孔材料具有轻质、比强度高、吸能减震、消音降噪、电磁屏蔽等特性，而陶瓷多孔材料具有化学热稳定性好，耐热性好的特征。因此，将金属和陶瓷复合在一起，形成一种新型的多孔材料，将具有更为优异的综合性能。

目前，多孔材料的制备方法种类很多，金属多孔材料的制备方法主要有粉末烧结法、熔体铸造法以及金属沉积法等；陶瓷多孔材料的制备方法主要有粉末烧结法、浆料固结法、凝胶铸造法等。这些多孔材料由于选用的基体材料不同，因此制备的工艺路线差别较大。

发明内容

(1)要解决的技术问题

目前，多孔材料的制备方法均存在不足之处，无法实现金属/陶瓷复合多孔材料的制备。

(2)技术方案

一种金属/陶瓷复合多孔材料的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)将第一穿孔板、空心球、第二穿孔板、金属基体按此顺装入包套内，其中第一穿孔板、第二穿孔板上的孔径小于空心球的直径，第一穿孔板、第二穿孔板将包套内的空间分成三个区域，包套外部连接有第一导气管和第二导气管；

(2)将密封好的包套通过第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门与加载气源和真空机组相连；

(3)打开第四阀门利用真空机组对包套抽真空后，关闭第四阀门；

(4)将包套置于箱式电阻炉内，开始对包套加热，待包套内温度升至金属基体熔化温度时，保温5-60min，金属基体熔化，得到熔体；

(5)打开第一阀门通入惰性气体，对熔体加载气压，保压后，关闭第一阀门；

(6)将包套上下翻转；

(7)打开第三阀门利用真空机组对包套抽真空后，关闭第三阀门；

(8)打开第二阀门通入惰性气体，对熔体加载气压，保压后，关闭第二阀门；

(9)将包套上下翻转；

(10)重复步骤(3)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)过程1-5次；

(11)将包套从箱式电阻炉中取出，空冷至室温；

(12)利用机械加工的方法去除包套，取出多孔材料。

进一步地，上述第一穿孔板、第二穿孔板将包套内的空间分成三个区域后，最上层区域的高度与最下层区域的高度相等。

进一步地，所述空心球为SiC空心球、Al₂O₃空心球、Al₂O₃/SiO₂空心球、B₄C空心球、TiC空心球、AlN空心球、ZrO₂空心球中的一种或其中几种混合物，并且空心球的直径为0.5-5mm。

进一步地，所述金属基体为铝合金、铝锂合金、镁合金、镁锂合金中的任意一种。

进一步地，上述步骤(1)中采用氩弧焊将第一穿孔板、第二穿孔板与包套壁固定好，并采用氩弧焊将包套密封好。

进一步地，上述抽真空后，包套内的真空度小于10^-2pa。

进一步地，上述惰性气体的为氮气、氩气以及氦气中的任意一种，惰性气体的纯度为99.99％。

进一步地，上述通入惰性气体加载气压后，熔体上方的气体压力0.1-2MPa，保压时间为5-10min。

(3)有益效果

1.采用本发明提供的方法，可以制备出金属/陶瓷复合多孔材料，与金属多孔材料相比，该材料具有更为优异比强度、良好的隔热性能以及电磁屏蔽性能等；

2.采用包套法来制备复合材料，所需设备简单，只需箱式电阻炉即可，且制备过程中在真空条件下进行，可确保所制备的材料不受氧化等外在的污染，并且可避免原材料燃烧等，保证制备过程的工艺安全，工艺过程简单，成本低。

附图说明

图1是本发明金属/陶瓷复合多孔材料的制备示意图；

其中1-高纯惰性气体罐，2-第一阀门，3-第二阀门，4-第三阀门，5-第四阀门，6-第一导气管，7-箱式电阻炉，8-包套，9-金属基体，10-空心球，11-穿孔板，12-真空表，13-真空机组。

图2是本发明实施例1最终制得的金属/陶瓷复合多孔材料的产品图片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

一种金属/陶瓷复合多孔材料的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)将第一穿孔板、Al₂O₃空心球、第二穿孔板、LZ91镁锂合金基体按此顺装入包套内，采用氩弧焊将第一穿孔板、第二穿孔板与包套壁固定好，并采用氩弧焊将包套密封好，其中第一穿孔板、第二穿孔板上的孔径小于空心球的直径，第一穿孔板、第二穿孔板上的孔径为3.5mm，Al₂O₃空心球的直径为4mm，第一穿孔板、第二穿孔板将包套内的空间分成三个区域，最上层区域的高度H1与最下层区域的高度H2相等，,包套外部连接有第一导气管和第二导气管；

(2)将密封好的包套通过第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门与加载气源和真空机组相连；

(3)打开第四阀门利用真空机组对包套抽真空，待真空度小于10^-2pa时，关闭第四阀门；

(4)将包套置于箱式电阻炉内，开始对包套加热，待包套内温度升至650℃，保温60min，LZ91镁锂合金基体熔化，得到熔体；

(5)打开第一阀门通入纯度为99.99％的氮气，对熔体加载气压，压力0.1MPa，保压5min，保压后，关闭第一阀门；

(6)将包套上下翻转；

(7)打开第三阀门利用真空机组对包套抽真空，待真空度小于10^-2pa时，关闭第三阀门；

(8)打开第二阀门通入纯度为99.99％的氮气，对熔体加载气压，压力0.1MPa，保压5min，保压后，关闭第二阀门；

(9)将包套上下翻转；

(10)重复步骤(3)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)过程1次；

(11)将包套从箱式电阻炉中取出，空冷至室温；

(12)利用机械加工的方法去除包套，取出多孔材料。

实施例2

一种金属/陶瓷复合多孔材料的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)将第一穿孔板、SiC空心球、第二穿孔板、铝合金基体按此顺装入包套内，加入铝合金基体后，采用氩弧焊将第一穿孔板、第二穿孔板与包套壁固定好，并采用氩弧焊将包套密封好，其中第一穿孔板、第二穿孔板上的孔径小于空心球的直径，第一穿孔板、第二穿孔板上的孔径为1.5mm，SiC空心球的直径为2mm，第一穿孔板、第二穿孔板将包套内的空间分成三个区域，最上层区域的高度H1与最下层区域的高度H2相等，,包套外部连接有第一导气管和第二导气管；

(2)将密封好的包套通过第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门与加载气源和真空机组相连；

(3)打开第四阀门利用真空机组对包套抽真空，待真空度小于10^-2pa时，关闭第四阀门；

(4)将包套置于箱式电阻炉内，开始对包套加热，待包套内温度升至700℃时，保温60min，铝合金基体熔化，得到熔体；

(5)打开第一阀门通入纯度为99.99％的氩气，对熔体加载气压，压力1.0MPa，保压10min，保压后，关闭第一阀门；

(6)将包套上下翻转；

(7)打开第三阀门利用真空机组对包套抽真空，待真空度小于10^-2pa时，关闭第三阀门；

(8)打开第二阀门通入纯度为99.99％的氩气，对熔体加载气压，压力0.5MPa，保压10min，保压后，关闭第二阀门；

(9)将包套上下翻转；

(10)重复步骤(3)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)过程5次；

(11)将包套从箱式电阻炉中取出，空冷至室温；

(12)利用机械加工的方法去除包套，取出多孔材料。

实施例3

一种金属/陶瓷复合多孔材料的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)将第一穿孔板、AlN空心球、第二穿孔板、铝锂合金基体按此顺装入包套内，其中第一穿孔板、第二穿孔板上的孔径小于空心球的直径，第一穿孔板、第二穿孔板上的孔径为4.5mm，AlN空心球的直径为5mm，第一穿孔板、第二穿孔板将包套内的空间分成三个区域，最上层区域的高度H1与最下层区域的高度H2相等，包套外部连接有第一导气管和第二导气管；

(2)将密封好的包套通过第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门与加载气源和真空机组相连；

(3)打开第四阀门利用真空机组对包套抽真空，待真空度小于10^-2pa时，关闭第四阀门；

(4)将包套置于箱式电阻炉内，开始对包套加热，待包套内温度升至700℃，保温60min，铝锂合金基体熔化，得到熔体；

(5)打开第一阀门通入纯度为99.99％的氦气，对熔体加载气压，压力0.1MPa，保压5min，保压后，关闭第一阀门；

(6)将包套上下翻转；

(7)打开第三阀门利用真空机组对包套抽真空，待真空度小于10^-2pa时，关闭第三阀门；

(8)打开第二阀门通入纯度为99.99％的氦气，对熔体加载气压，压力2MPa，保压8min，保压后，关闭第二阀门；

(9)将包套上下翻转；

(10)重复步骤(3)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)过程3次；

(11)将包套从箱式电阻炉中取出，空冷至室温；

(12)利用机械加工的方法去除包套，取出多孔材料。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。