[发明专利]具有梯度结构且变形可控的铝基复合多孔材料的制备方法

权利要求书

1. 具有梯度结构且变形可控的铝基复合多孔材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：陶瓷空心球分级镀铜

取陶瓷空心球，按不同目数筛分，获得大球、中球与小球三级分级陶瓷空心球，表面进行化学镀铜，获得镀铜后分级陶瓷空心球，所述的陶瓷空心球为Al₂O₃空心球、漂珠或SiC空心球；

步骤2：梯度填充

将镀铜后分级陶瓷空心球梯度填充至模具腔内，形成梯度层，梯度层上方铺设一层铁丝网，其中，所述的梯度填充方式为轴向梯度填充，温度梯度填充或径向梯度填充，当为轴向梯度填充方式时，具体填充方式为：

依照小球、中球、大球的顺序，由下向上逐层铺设，形成梯度层，其中：所述的小球铺设形成小孔区，所述的中球铺设形成中孔区，所述的大球铺设形成大孔区；相邻层间的厚度梯度差≤相邻孔区厚度的25%，所述的小孔区、中孔区与大孔区单区厚度为20-100mm，梯度层直径为梯度层总厚度的1.3~2.5倍；

当为温度梯度填充方式时，所述的陶瓷空心球为等粒径经梯度预热后填充，所述的预热温度为450~750℃，具体填充方式为：

依照低温球、中温球、高温球的顺序，由下向上逐层铺设，所述的低温球铺设形成低温区，所述的中温球铺设形成中温区，所述的高温球铺设形成高温区，形成梯度层；相邻层间的温度梯度差为50~100℃，相邻层间的厚度梯度差≤相邻孔区厚度的25%，所述的低温区、中温区与高温区单区厚度为20-100mm，所述的梯度层总厚度为60mm~300mm，梯度层直径为梯度层总厚度的1.3~2.5倍；

当为径向梯度填充方式时，具体填充方式为：

依照大球、中球、小球的顺序，由内向外呈圆形状均匀贴合铺设，依次形成大孔圆形区、中孔环形区和小孔环形区，整体形成梯度层，其中，所述的大孔圆形区半径为n，所述的中孔环形区和小孔环形区宽度均为n，所述的n=10~30mm，所述的大球、中球、小球为等厚度铺设，所述的梯度层总直径为60mm~180mm，总厚度为最外层小孔区环形区外径的1.5~2.5倍；

步骤3：铝基体熔化

将铝基体加热至完全熔化后，继续保温，保证铝液达到热平衡状态；

步骤4：铸造过程

(1)开启真空系统，通过缓冲罐调节真空压后，关闭缓冲罐阀门，真空度为0.01~0.08MPa；

(2)将铝液浇铸到模具后，立即密封，通入惰性气体加压，惰性气体压力0.1~1MPa，同时打开缓冲罐阀门，使铝液渗透流经镀铜后的梯度层间隙，完成铸造过程，渗透时间为6s~3min；

步骤5：冷却

室温冷却，制得具有梯度结构且变形可控的铝基复合多孔材料，开孔孔隙率为50%~60%；所述的多孔材料在屈服开始到形变达到0.55结束范围内，应力在15~197MPa之间。

2.根据权利要求1所述的具有梯度结构且变形可控的铝基复合多孔材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，化学镀铜工艺如下：

(1)将陶瓷空心球浮选后，在60~80℃条件下，用体积分数6~15%的NaOH溶液进碱洗；

(2)用70~95g/L的过硫酸钠或硫代硫酸钠溶液对陶瓷空心球表面进行粗化处理3~10min；

(3)将粗化后的陶瓷空心球放入镀液中，在30~40℃的条件下搅拌1~3h，完成化学镀铜，其中，所述的镀液包括组分及质量百分含量为CuSO₄•5H₂O 9.8g/L，EDTA 19.6g/L、KNaC₄H₄O₆•4H₂O 28g/L，甲醛0.4~0.6g/L；在镀铜过程中，用NaOH溶液调节镀液pH，使溶液pH维持在10~12；

(4)将镀好的陶瓷空心球用去离子水清洗，直至去离子水中不在出现蓝色为止；

(5)在70℃的真空环境下烘干4~6h，获得镀铜后陶瓷空心球。