[发明专利]基于固/气共晶定向凝固制备多孔材料的方法

权利要求书

1.一种基于固/气共晶定向凝固制备多孔材料的设备，用于制备各种金属、合金和陶瓷多孔材料。包括：熔炼坩埚、结晶器、加热器、观察窗、铸模和定向导热管。

2.根据权利要求1的一种基于固/气共晶定向凝固制备多孔材料的设备，其特征在于所述的熔炼坩埚轴线与结晶器中轴线相互垂直，熔炼坩埚可以翻转90°。

3.根据权利要求1的一种基于固/气共晶定向凝固制备多孔材料的设备，其特征在于所述的结晶器在不改变炉体结构情况下可按制备不同孔隙形状、不同孔隙方向、不同孔隙大小的多孔材料要求进行任意更换，结晶器是一个独立的模块。

4.根据权利要求1的一种基于固/气共晶定向凝固制备多孔材料的设备，其特征在于所述的熔炼加热方式为电感应加热。

5.根据权利要求1的一种基于固/气共晶定向凝固制备多孔材料的设备，其特征在于所述的观察窗为设置在炉体上的观察窗，通过这个观察窗可观察熔炼与浇铸过程。

6.根据权利要求1的一种基于固/气共晶定向凝固制备多孔材料的设备，其特征在于所述的铸模置于结晶器内，铸模上有定向导热管，熔体均匀分层浇入结晶器的铸模中。

7.根据权利要求1的一种基于固/气共晶定向凝固制备多孔材料的设备，其特征在于所述的定向导热管以不同的方向分布在铸模上，定向导热管的方向可调。

8.根据权利要求1的一种基于固/气共晶定向凝固制备多孔材料的设备，其特征在于适用的材料为各种纯金属、合金和陶瓷。

9.根据权利要求1的一种基于固/气共晶定向凝固制备多孔材料的设备，其特征在于适用的气体为H₂、Ar、N₂、O₂、He等。

10.一种基于固/气共晶定向凝固增压冷却制备多孔材料的方法，用于制备各种金属、合金和陶瓷多孔材料，材料内部空隙尺寸可以相同，也可以不同，还可以含有变截面的锥形孔腔。其特征在于：

在给定的气体压力中熔融给定的材料，然后将液态材料倒入铸模中冷却，材料在铸模中以T(熔点)以上某一温度开始定向结晶，同时气体压力则从给定值以一定的速度升高，直至凝固温度。当结晶结束，并冷却至T(熔点)以下某一温度后，气体压力下降至固定压力，坯料温度最终降至室温。

11.根据权利要求10所述的一种增压冷却制备多孔材料的方法，其特征在于：熔融材料中给定的气体压力范围在0.005～10MPa之间。

12.根据权利要求10所述的一种增压冷却制备多孔材料的方法，其特征在于：液态材料倒入铸模中冷却，在铸模中以T(熔点)+50～250℃开始定向结晶，直至凝固温度。

13.根据权利要求10所述的一种增压冷却制备多孔材料的方法，其特征在于：气体压力是以0.005～10MPa的给定值以0.001～3MPa/s的速度升高。

14.根据权利要求10所述的一种增压冷却制备多孔材料的方法，其特征在于：当结晶结束、冷却至T熔点-200℃后，气体压力下降至0.1MPa。多孔坯料温度最终降至室温18～20℃。

15.根据权利要求10所述的一种增压冷却制备多孔材料的方法，其特征在于：适用的材料为各种纯金属、合金和陶瓷。

16.根据权利要求10所述的一种增压冷却制备多孔材料的方法，其特征在于：适用的气体为H₂、Ar、N₂、O₂、He等。

17.一种基于固/气共晶定向凝固恒压冷却制备多孔材料的方法，用于制备各种金属、合金和陶瓷多孔材料，生成的多孔材料孔隙均匀(无论铸件径向上还是轴向上)。冷却过程中，通过提高冷却速度来缩短整个工艺过程。其特征在于：

在给定的气体压力中熔融给定的材料，然后将液态材料倒入铸模中，材料在铸模中以T(熔点)以上某一温度开始定向结晶，同时以给定的冷却速度冷却，直至凝固温度。当结晶结束，冷却至T(熔点)以下某一温度后，气体压力下降至固定压力，坯料温度最终降至室温。

18.根据权利要求17所述的一种恒压冷却制备多孔材料的方法，其特征在于：熔融材料中给定的气体压力范围在在0.005～10MPa之间。