[发明专利]泡沫钢材制备装置及方法

说明书

本发明公开了一种泡沫钢材制备装置及方法，所述泡沫钢材制备装置包括烧结箱、脉冲电源、正电极和负电极，烧结箱内具有容纳腔，脉冲电源用于提供脉冲电能，正电极与脉冲电源的正极相连，负电极与脉冲电源的负极相连，且正电极的一端至少部分伸入容纳腔内，负电极的一端至少部分伸入容纳腔内。本发明的泡沫钢材制备装置能够提高泡沫钢的强度和应变吸收能。

技术领域

本发明涉及钢材制造技术领域，具体涉及一种泡沫钢材制造装置及方法。

背景技术

泡沫金属具有优异的物理和力学性能。如泡沫钢，其制品的熔点和硬度高，并且可与钢结构共容，并且屈服强度较大，疲劳寿命更长。与传统钢材相比泡沫钢的隔热和绝热性能更佳。

相关技术中制备泡沫钢材的方法主要有粉末冶金法、熔体发泡法、固－气共晶凝固法或渗流法，然而相关技术中的泡沫钢材制造方法生产出的泡沫钢强度和塑性较低，加工性能差。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

相关技术中公开了一种泡沫钢的制备方法，将钢合金粉和造孔剂混合均匀，然后放入模具中压实制块，脱模后干燥，再将干燥后的块料预烧，继续将条件温度升高并保温，在高温烧结中，合金粉烧结结合，而造孔剂分解挥发去除，烧结完成后随炉冷却至室温，取出即可得到泡沫钢。然而，本申请的发明人研究发现，该相关技术中的泡沫钢制备方法，由于需要将金属粉末压制后再进行烧结，其生产效率低且泡沫钢的强度对压制质量有较高的要求，当压制质量较低时，生产出的泡沫钢强度较低，且加工性能差。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种泡沫钢材制备装置，能够提高泡沫钢的强度和应变吸收能。

本发明实施例还提出了一种泡沫钢材制备方法。

根据本发明实施例的泡沫钢材制备装置，包括：烧结箱，所述烧结箱内具有容纳腔；脉冲电源，所述脉冲电源用于提供脉冲电能；正电极和负电极，所述正电极与所述脉冲电源的正极相连，所述负电极与所述脉冲电源的负极相连，且所述正电极的一端至少部分伸入所述容纳腔内，所述负电极的一端至少部分伸入所述容纳腔内。

根据本发明实施例的泡沫钢材制备装置，能够提高泡沫钢的强度和应变吸收能。

在一些实施例中，所述烧结箱的材料为非导电材料。

在一些实施例中，所述脉冲电源的波形为矩形波、弦半波或锯齿波。

在一些实施例中，所述脉冲电源的脉冲频率为1～100Hz，脉冲电流为10～100000A，占空比为10％～85％，脉冲电源的功率为1～1000KW。

根据本发明实施例的泡沫钢材制备方法，利用如上述任一项实施例的所述泡沫钢材制备装置，所述泡沫钢材制备方法包括：将所述正电极和所述负电极的一端固定在所述容纳腔内；将多个导电烧结体堆叠在所述容纳腔内，多个所述导电烧结体位于所述正电极和负电极之间，且多个所述导电烧结体中邻近所述正电极的所述导电烧结体与所述正电极相接触，多个所述导电烧结体中邻近所述负电极的所述导电烧结体与负电极相接触；按照预设参数设定所述脉冲电源，且启动所述脉冲电源；当多个所述导电烧结体相互连接后，关闭所述脉冲电源以得到泡沫钢材。

根据本发明实施例的泡沫钢材制备方法，能够提高泡沫钢的强度和应变吸收能。

在一些实施例中，多个所述导电烧结体的堆叠方式为面心立方、体心立方或密排六方堆叠。

在一些实施例中，多个所述导电烧结体的堆叠高度小于所述容纳腔在上下方向上的尺寸。

在一些实施例中，所述设定参数为脉冲频率为1～100Hz，脉冲电流为10～100000A，占空比为10％～85％，施加时间为1～50s。