[发明专利]一种多孔金属的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料加工领域，特别涉及一种多孔金属的制备方法。

背景技术

以多样化孔隙为结构特征的超轻型多孔金属由于实现了结构材料轻质(ρ≤1)和多功能化，包括能量吸收、阻尼减震、降噪、热、电磁屏蔽及其多功能兼容，具有广泛的应用前景从而成为当前国际前沿热点之一。

从上世纪五十年代开始分别发展了以铝基为基的各种制备方法，熔体发泡法、熔体渗流法、粉末冶金发泡法、熔体注气法、固态烧结法等。

德国Fraunhofer研究所将316L合金空心金属球装入薄壁金属结构中进行压缩试验，发现在松散装入空心球的情况下，单位重量的金属的能量吸收率增加了10％，而采用树脂将空心球粘结后，单位重量的金属能量吸收率增加了50％，从而大大增加了能量吸收能力。

美国Georgia工学院开发了同轴喷射料制备中空球技术，采用含有钛化氢前驱体和有机粘结剂以及溶剂等组成的浆料制备中空湿球，然后通过热处理的方法获取金属中空球。这种方法使空心球的成本很高，从而限制了这种工艺的大规模

工业化应用。

美国发展了一种将空心金属球加入金属液的技术。该法利用酚醛塑料微型球，在惰性气氛下加热，使塑料焦化，形成空心的微型球，然后用气相沉积法在碳球上涂一层金属，再用汽化法去除碳而得到空心金属球，但是该法制备工艺复杂，成本高。

目前的多孔金属的制备方法都存在以下问题：(1)工艺复杂而价格昂贵；(2)控制孔结构困难；(3)主要制备铝基多孔金属。

发明内容

本发明提供了一种工艺简单，低成本且可应用于多中金属板材的多孔金属的制备方法。

一种多孔金属的制备方法，包括以下步骤：

第一步，取金属板，在金属板上加工出凹坑，得到带有凹坑的金属板；

第二步，将两块带有凹坑的金属板两两叠合，得到单元结构板，再将两块或两块以上的单元结构板叠合起来。

上述的一种多孔金属的制备方法中带有凹坑的金属板上凹坑的一面凹陷，在另一面呈突起，且该突起为球形。

上述的一种多孔金属的制备方法中单元结构板按体心立方结构方式叠合。

所述的一种多孔金属的制备方法，其带有凹坑的金属板用冲压的方法加工。

所述的一种多孔金属的制备方法，其带有凹坑的金属板也可以用滚压的方法加工。

所述的一种多孔金属的制备方法中球形孔为通孔。

所述的一种多孔金属的制备方法中球形孔也可以为闭孔。

上述的一种多孔金属的制备方法应用于以铝基、铜基、钢基任一为基础的金属板中。

本发明具有如下优点：

(1)材料的生产工艺简单，适合大规模生产，成本低廉。

主要工艺步骤采用一次塑性加工成形和层连接。

(2)孔的形状、梯度容易控制，适合生产较大的材料。

采用球形孔冲压模具，实现球形孔的材料。改变球形孔冲压模具的梯度尺寸，可以实现材料的梯度控制，控制模具的大小。

(3)材料的平板层相互连接，使得材料具有更好的强度。

与烧结空心球形成的材料相比，该材料的每一层都有平板层相互连接，抗压性能更好。

(4)容易制成高成品率的各种形式新型球形多孔金属。

主要工艺步骤采用一次塑性加工成形和层连接，工艺简单，所以成品率高。

(5)可以方便的控制材料的闭孔、通孔结构。

冲压的过程中，不压破板材制得闭孔多孔金属材料。

冲压的过程中，压破板材某一位置制得通孔多孔金属材料。

(6)  特殊的材料结构，使得压缩过程中，弹性变形区变得平缓。具有弹性变形及塑性变形混合的特点。由于最上层和最下层的仅为半球壳体，最为薄弱，首先被压弯曲变形，同时中间的壳体压入下层的板中，使得最上层和最下层的边缘发生一定的弯曲。随着最上层和最下层的壳体的塌陷，中间层受到挤压变形。

附图说明

图1是本发明压制的一层1060纯铝薄板(wt.％Al99.6；Si0.25；Fe0.35；Cu0.05；Mn0.03；Mg0.03；Zn0.05；Ti0.03)，密度为ρ＝2.7g/cm³，厚度1mm。。

图2是本发明制得的半球直径为8mm的体心立方结构多孔金属。孔隙率为53％。

图3是本发明三种板厚制得的试样压缩应力应变曲线。

图4是本发明三种板厚制得的试样能量吸收能力和能量吸收效率曲线。

具体实施方式

一种多孔金属的制备方法，包括以下步骤：