[发明专利]一种多孔泡沫金属复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金材料技术领域，尤其涉及一种高强-高弹-高韧多孔泡沫金属复合材料及其制备方法。

背景技术

密实金属(包括钢材和铝材）是应用最广的金属结构材料，在航空航天和交通运输 领域，改进结构和使用轻量化材料是降低运营成本，提高燃油效率的最佳方法，泡沫铝的密 度仅为纯铝的1/5~1/10,使用泡沫铝直接制造航空航天和交通运输工具的零部件，是十分 有效的减重、节能、降成本手段。传统的泡沫金属，如泡沫铝都是由金属铝基、陶瓷颗粒和气 孔组成的复合材料，陶瓷颗粒使泡沫体具有脆性，泡沫体的机械性能、耐蚀性能往往不能满 足轻型结构件的使用要求。作为结构材料使用时，现有的泡沫金属无法满足工程对材料性 能的要求。在现代工业、现代国防和现代科技领域，现有的泡沫金属材料，在材料性能方面， 特别是对于要求具有高强度、高韧性、高弹性的场合，已有的泡沫金属无法满足用户对产品性能的要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出一种高强-高弹-高韧多孔泡沫金属复合 材料及其制备方法。

上述目的是通过下述方案实现：

一种多孔泡沫金属复合材料，其特征在于，所述复合材料包括增强体以及在所述增强 体外浇注形成的泡沫金属。

所述增强体为网状或立体结构，所述泡沫金属 为泡沫铝。

所述增强体为由金属或合金丝或非金属丝编 织形成的网状或立体结构。

所述金属或合金丝为直丝或带棘刺的单根丝 或弹簧型丝或多根直丝组成的单股丝。

所述金属或合金丝为铝丝、铝合金丝、低碳钢 丝、中碳钢丝、高碳钢丝、合金钢丝、不锈钢丝、4J29合金丝、4J36合金丝、高弹铍青铜丝、白 铜合金丝、黄铜合金丝之一，非金属丝包括为碳纤维材料。

一种多孔泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将增强体置于铸模 中，将增强体和铸模预热，将泡沫金属液浇入铸模中，冷却，脱除铸模得到复合材料。

本发明的有益效果：采用本发明所制备的由网状骨架-胞壁和泡沫孔洞组成的高 强-高弹-高韧泡沫金属复合材料，既具有密实金属的高强度、高弹性、高韧性等优点，又 具有泡沫金属铝的轻质、高比强度、高耐热性能等优点，在制备此泡沫金属复合材料时，可 以不添加碳化硅、氧化铝和金属钙等异质、不润湿材料，泡沫金属基体可以是纯金属的固溶 体，合金的强度、耐蚀性由于普通泡沫金属。克服传统泡沫金属强度、韧性、弹性和耐蚀性不 足的弊端，综合了密实金属的高强度、高弹性、高韧性的优势，又结合了泡沫金属的低密度、 高耐蚀、高比强度的优点。

具体实施方式

本发明的由网状骨架-胞壁和泡沫孔洞组成的高强-高弹-高韧多孔泡沫金属复合材料的制备方法，通过下述方案实现的：由单根 高强、高弹、高韧的金属丝或者由单根金属丝组成的单股丝为单元，编织成单张的增强金属 丝网，由单张增强网编织-拼接连成的轻质-高强-高弹金属丝增强体。以单根增强丝、 或者单股增强丝、或者单张增强金属丝网、或者由单张增强网编织-拼接连成的轻质-高 强-高弹金属丝增强体为支撑体，以泡沫铝为填料，将泡沫铝填料浇入支撑体中、冷却，得 到高强-高弹-高韧泡沫金属复合材料，该复合材料由泡沫铝的网状骨架-胞壁、气泡-泡 沫孔洞、金属基增强体组成。

复合材料的增强丝可以为金属丝，也可以为非金属丝，常见的金属丝包括_：铝丝、 铝合金丝、低碳钢丝、中碳钢丝、高碳钢丝、合金钢丝、不锈钢丝、4J29合金丝、4J36合金丝、 高弹铍青铜丝、白铜合金丝、黄铜合金丝等，非金属丝包括有机丝和无机丝、以及碳纤维材 料等。

实施例1 :

以纯铝1070铝丝为增强体，以纯铝1070合金为泡沫体，制备单张增强网增强型泡沫铝 板材，制备过程如下：以直径为1.5mm的1070铝丝为基材，编织单张增强网，将增强网安装 于铸模中，将铸模预热到390-410℃，备用。以99.95%的电解铝为原料，将电解铝锭放入坩 埚炉中，加热到740-760℃，待铝锭完全熔化，将铝液温度调整到665-670℃，加入6%的氧化 铝搅拌、增粘，待铝液温度降低到661-664℃，加入1.2%的TiH2,搅拌、发泡，待泡沫体体积 迅速膨胀，将泡沫体浇注入铸模中，冷却，打开铸模，即可得到以纯铝1070铝丝为增强体， 以纯铝1070合金为泡沫体，单张增强网增强型1070合金泡沫铝板材。

实施例 2 :