[发明专利]一种开孔泡沫钢的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于泡沫金属材料领域，特别是制备开孔泡沫钢的制备工艺。 

背景技术：

作为金属泡沫中最新开发研究的一种新型泡沫材料——泡沫钢，除了具有一般泡沫金属所具有的特征外，还具有独特的硬度、低成本、高熔点以及可与钢结构共容等优点，尤其是比泡沫铝高的多的强度、吸能缓冲性和耐高温性，因而在汽车制造业、船舶制造业、高层建筑业、桥梁及交通运输业等有着广阔的应用前景。

目前，公认的开孔泡沫钢的制备方法有粉末冶金法、空心钢球烧结法、在泡沫塑料基体上沉积或涂覆金属后烧结的方法和多孔石膏型模渗流法。粉末冶金法采用钢粉和造孔剂混合，压力加工致密化、烧结后或同时去除造孔剂而得到泡沫钢，该方法受粉末冶金工艺本身的限制，不能制备大尺寸的开孔泡沫钢，也难实现大规模生产；空心钢球烧结法存在空心球制备困难、生产效率不高等不足；泡沫塑料基体沉积或涂覆金属后烧结法存在塑料的燃烧去除易对环境造成污染的问题；多孔石膏型模渗流法存在多孔石膏型模制作困难，渗流后石膏脱除困难等问题。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种开孔泡沫钢的制备方法，其工艺简单、效率高、开孔尺寸大、成本低、无污染等特点，可实现工业化生产。

解决发明的技术问题所采用的方案是：采用熔点高于钢的不同直径的偏铝酸钠颗粒为前驱体，以钢为渗流体，通过压力渗流的方法渗入到前驱体中，冷却得到复合体，将复合体置入水中使前驱体偏铝酸钠颗粒从复合体中溶解，得到开孔泡沫钢。

本发明还包括以下技术方案：前驱体偏铝酸钠颗粒的大小直径从0.1mm到10mm可调；偏铝酸钠颗粒在1000-1100℃干燥5-6小时，在渗流前于400-600℃的温度预热2-30分钟；钢基体的熔化温度高于钢基体熔点50-100℃；压力渗流时控制压力为10-100MPa，渗流温度比偏铝酸钠熔化温度低10-50℃，渗流速度为1mm/s-20mm/s，渗流后得到复合体，用水溶解偏铝酸钠前驱体后得到开孔泡沫钢。

前驱体偏铝酸钠颗粒大小根据需要的孔径确定。

本发明的优点是：

1. 本发明利用偏铝酸钠的高熔点，易溶解于水的特点，作为前驱体，以较低熔点的钢作为渗流体，通过一次渗流的方法实现了开孔泡沫钢的制备，具有工艺简单、成本低、无污染的特点。

2. 泡沫钢的结构均匀可控，孔隙率高，可获得孔隙率50-80%，孔径范围0.1-10mm的开孔泡沫钢。

3. 设备条件简单，能实现规模化生产。

附图说明：

图1为本发明工艺流程示意图。

具体实施方案：

下面根据具体的实施例对本发明技术方案做进一步说明。

实施例1：

筛选偏铝酸钠颗粒直径为3mm，在1000℃保温5小时烘干，将烘干的偏铝酸钠先装进模具中进行预热（预热温度：400℃，预热时间：2分钟），同时，工业纯铁在坩埚中加热到1600℃熔化，通过压力渗流（渗流压力：50MPa，渗流温度1600℃，渗流速度：5mm/s）渗入到前驱体偏铝酸钠中，渗流后的复合体冷却得到工业纯铁和偏铝酸钠的复合体，将此复合体在水中冲洗溶解偏铝酸钠即得到孔隙率为70%、孔径大约为3mm的开孔泡沫工业纯铁。

实施例2：

筛选颗粒直径为3mm的偏铝酸钠，在1000℃保温5小时烘干，将烘干的偏铝酸钠预先装进模具中进行预热（预热温度：500℃，预热时间：5分钟），同时，将奥氏体耐热不锈钢NF709在坩埚中加热到1650℃熔化，通过压力渗流（渗流压力：100MPa，渗流温度1620℃，渗流速度：15mm/s）渗入到装有前驱体偏铝酸钠的模具中，渗流后的复合体冷却得到奥氏体耐热不锈钢NF709和偏铝酸钠的复合体，将此复合体在水中冲洗溶解偏铝酸钠即得到孔隙率为68%、孔径大约为3mm的开孔泡沫奥氏体耐热不锈钢NF709。

实施例3：

筛选颗粒直径为1mm的偏铝酸钠，在1000℃保温5小时烘干，将烘干的偏铝酸钠预先装进模具中进行预热（预热温度：450℃，预热时间：5分钟），同时，将奥氏体不锈钢Super 304在坩埚中加热到1650℃熔化，通过压力渗流（渗流压力：80MPa，渗流温度1620℃，渗流速度：10mm/s）渗入到装有前驱体偏铝酸钠的模具中，渗流后的复合体冷却得到奥氏体不锈钢Super 304和偏铝酸钠的复合体，将此复合体在水中冲洗溶解偏铝酸钠即得到孔隙率为60%、孔径大约为1mm的开孔泡沫奥氏体不锈钢Super 304。

实施例4：

筛选颗粒直径为2mm的偏铝酸钠，在1000℃保温5小时烘干，将烘干的偏铝酸钠预先装进模具中进行预热（预热温度：500℃，预热时间：2分钟），同时，将铁素体耐热不锈钢P91在坩埚中加热到1630℃熔化，通过压力渗流（渗流压力：60MPa，渗流温度1610℃，渗流速度：5mm/s）渗入到装有前驱体偏铝酸钠的模具中，渗流后的复合体冷却得到铁素体耐热不锈钢P91和偏铝酸钠的复合体，将此复合体在水中冲洗溶解偏铝酸钠即得到孔隙率为65%、孔径大约为2mm的开孔泡沫铁素体耐热不锈钢P91。