[发明专利]一种闭孔泡沫镁合金复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种闭孔泡沫镁合金复合材料的制备方法，属于功能金属技术领域。

背景技术

在社会发展的过程中，材料科学起到了十分重要的作用，在材料科学的研究领域中，永不改变的话题就是材料的探索。随着科学技术的飞速发展和生活水平的不断提高，大自然的材料已经不能满足人们日益增长的需求，因此人们进行了大量新材料探索。在自然界中，许多天然材料由于其多孔的结构而具有优良的性能，根据这一发现，发展出了多种人造多孔材料，多孔金属材料就是其中重要的一种。多孔金属材料又称为泡沫金属，实际上是金属与气体的复合材料，从而使其既具备金属的特性，又拥有一些金属材料所没有的优良性能。作为结构材料，具有轻质、高比强度以及高比表面积的特点；作为功能材料，同时具有吸声、隔声、隔热、防震、耐冲击、阻尼、电磁屏蔽等特点。由于泡沫金属往往兼具结构材料和功能材料的双重作用，充分适应了当前发展的要求，已经引起了许多国家的高度重视，并在许多领域都得到了越来越广泛的应用。泡沫金属多是由轻质金属制备而得，目前国内外研究最多的为泡沫铝。而镁作为目前工业上可以应用的最轻的金属材料，与铝相比，其比强度、比刚度更高，且具有优良的减震、导热、电磁屏蔽和生物降解等性能。可见将镁或其合金制成泡沫材料，其所拥有的结构和功能特征则更加令人期待。泡沫镁的应用前景十分广泛，可以被应用在减震、抗冲击、汽车行业、航天等多个领域。但是，目前制备的泡沫镁的阻尼性能弱、孔隙率低、导热系数大，泡沫镁相对于镁合金的各种优良特性如吸声、隔声、隔热、防震、耐冲击、阻尼、电磁屏蔽等均与泡沫镁的孔隙率及孔隙的均匀程度有关，孔隙率较高、孔隙分布均匀的泡沫镁材料性能较优异，因此探究影响泡沫镁材料孔隙率的因素具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对镁金属的阻尼性能弱、孔隙率低、导热系数大的问题，提供了一种闭孔泡沫镁合金复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

具体步骤为：

（1）取硅酸乙酯与质量分数为70%乙醇溶液混合均匀，再加入碳酸钙，搅拌3～5h后过滤干燥，得二氧化硅包覆碳酸钙；

（2）取镁粉、尿素、二氧化硅包覆碳酸钙、无水乙醇，装入研磨机中研磨1～2h后装入模具中压制成型，得胚体；

（3）将胚体完全浸没在去离子水中，静置20～30min后取出胚体，再将胚体干燥，得多孔胚体；

（4）将多孔胚体置于电阻炉中，在保护气氛围下，保温烧结2～3h，冷却至室温后得闭孔泡沫镁合金复合材料。

如权利要求1所述的一种闭孔泡沫镁合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述硅酸乙酯与质量分数为70%乙醇溶液的质量比为1：100，所述碳酸钙质量与硅酸乙酯的质量比为1：1。

如权利要求1所述的一种闭孔泡沫镁合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述镁粉、尿素、二氧化硅包覆碳酸钙、无水乙醇的重量份为100～200份镁粉，1～2份尿素，1～2份二氧化硅包覆碳酸钙，10～20份无水乙醇。

步骤（2）所述压制成型压力为60～80MPa。

步骤（3）所述干燥温度为120～130℃。

步骤（4）所述保护气为体积比40：1的二氧化碳和六氟化硫的混合气。

步骤（4）所述保温烧结过程为以5～10℃/min升温至550～650℃保温烧结2～3h。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明通过溶解去除尿素初步制得孔隙率高、孔隙分布均匀的多孔胚体，再通过硅酸乙酯水解包覆在碳酸钙表面，制得二氧化硅包覆碳酸钙，并将其作为发泡剂，利用表面二氧化硅在镁合金烧结过程中形成金属间化合物，增大熔体粘度，防止碳酸钙发泡产生的气体大量溢出，减缓泡沫镁发泡剂碳酸钙的发泡速度并提高与镁熔体的浸润性，制成由三维网状金属骨架和均匀孔洞所组成的孔隙率高、孔隙分布均匀的复合材料；

（2）本发明制备的泡沫镁受外力作用时，基体中产生的复杂的不均匀的应变导致缺陷区域原子重排，造成能量耗散，可以作为一种新型轻质高阻尼材料，具有广阔的应用前景。

具体实施方式