[发明专利]一种孔隙特性轻质梯度材料及其应用

权利要求书

1.一种孔隙特性轻质梯度材料；其特征在于：所述轻质梯度材料中存在密度变化的区域,所述的轻质梯度材料中各基体区域的材质保持一致；

将所述孔隙特性轻质梯度材料沿厚度方向划分成n层，依次定义第1层的密度为A₁、第2层的密度为A₂、……第n层的密度为A_n；所述A₁大于A₂、A_n小于A_n-1；所述n大于2且为整数；

第1层的致密度大于等于99％；第n层的孔隙率为小于等于80％；

所述孔隙特性轻质梯度材料通过下述步骤制备：

步骤一

以轻质金属粉末、空心氧化铝微球造孔剂为原料，按不同的X取值，按照体积比氧化铝空心微球颗粒：轻质金属粉末＝X：(100-X)称取粉末，混合均匀，按X的取值由小到大的顺序依次得到1备用料、第2混合料、…直至第n混合料，封存备用；所述轻质金属粉末为铝合金粉末或镁合金粉末；所述X大于等于0小于100；所述轻质金属粉末粒度为10-20μm；

步骤二

采用叠层铺粉将多体系粉末均匀放入石墨模具中，并在模具中用碳纸包覆以防漏粉；

步骤三

将步骤二所得梯度坯体连同石墨模具一起放入热压炉，在真空气氛下，所述真空环境的真空度为1×10^-2-1×10^-6Pa，首先采用5-15℃/min优选为5-10℃/min的升温速率升温至280-320℃保温，然后以5-15℃/min的升温速率升温至550-650℃，保温120-240min，保温过程中加载1-5MPa压力；保温完成后以5-15℃/min的降温速率将温度降至280-320℃，保温后随炉冷却至室温得到具有孔隙特性的轻质梯度材料。

2.根据权利要求1所述的一种孔隙特性轻质梯度材料；其特征在于：第2层的厚度为0.5-1毫米，第2层的密度为第1层密度的20-90％；第2层的厚度+第3层的厚度+…+第n层的厚度小于等于5毫米。

3.根据权利要求1所述的一种孔隙特性轻质梯度材料；其特征在于：所述轻质梯度材料的材质为航天领域所用的铝合金或镁合金；当其材质为铝合金时，第1层的密度为2.6～2.8g/cm³，其材质为镁合金时，其第1层密度为1.7～1.9g/cm³，第2层的密度约为第一层密度的20-90％，第n层的密度A_n占比大于等于20％且小于等于第n-1层的密度占比。

4.根据权利要求3所述的一种孔隙特性轻质梯度材料；其特征在于：所述铝合金选自Al-Mg系合金、Al-Mn系合金、Al-Cu-Mg系合金、Al-Mg-Si系合金、Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金、Al-Zn-Mg-Cu系合金中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的一种孔隙特性轻质梯度材料；其特征在于：所述镁合金选自Mg-Mn系合金、Mg-Al-Mn系合金、Mg-Al-Zn-Mn系合金、Mg-Zr系合金、Mg-Zn-Zr系合金中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种孔隙特性轻质梯度材料；其特征在于：所述轻质梯度材料中，孔隙的孔径约为20μm-100μm。