[发明专利]一种玻璃微珠增强多孔铝基复合材料的制备方法

说明书

一种玻璃微珠增强多孔铝基复合材料的制备方法，涉及一种多孔铝基复合材料的制备方法。为了解决现有的玻璃微珠增强多孔铝基复合材料中的玻璃微珠增强体的体积分数高且单一，以及玻璃微珠增强多孔铝基复合材料的吸能能力差的问题。方法：称玻璃微珠，金属粉末和铝锭；玻璃微珠的平均粒径与金属粉末的平均粒径相同，制备混合粉，预热和金属基体制备，液态金属浸渗。本发明利用金属粉末可以替代部分玻璃微珠使得最终制备的多孔复合材料中玻璃微珠的体积可以在一个较宽范围内变化，可以保证相互之间填充空隙，保证混粉过程均。本发明适用于制备多孔铝基复合材料。

技术领域

本发明涉及一种多孔铝基复合材料的制备方法。

背景技术

多孔材料被广泛的用于军事领域，主要凭借其轻质、高吸能的特点，传统的多孔材料主要以泡沫金属为主，其中应用最广泛的为泡沫铝，但是泡沫铝强度低、刚度低、抗冲击载荷低，无法满足对于多孔材料日益提高的要求。材料学家从颗粒增强金属基复合材料中获得启示，将多孔材料作为空隙引入到金属基体中成功制备了多孔复合材料。

多孔金属基复合材料的基体主要由铝和铝合金，与泡沫金属相比，多孔复合材料具有更高的强度、抗冲击载荷以及更好的吸能效果，因此多孔铝基复合材料已经逐渐取代泡沫金属被广泛的应用到了军事领域，用于抵御震动和冲击载荷。常见的多孔复合材料的增强体主要分为金属空心球、陶瓷空心球和多孔材料，金属空心球强度高但同时密度较大，且制备工艺复杂；多孔材料主要以膨胀珍珠岩、膨胀玻璃为主，其密度小，但其强度很低；陶瓷空心球主要分为氧化铝空心球、玻璃微珠空心球和粉煤灰空心球，其强度适中，密度低，制备的多孔复合材料的吸能效果较高。陶瓷空心球中玻璃微珠空心球的形状规则，接近正球形，孔壁无缺陷，密度较小，因此制备的多孔复合材料强度高和比吸能能力优异。但是，现有的玻璃微珠增强多孔铝基复合材料存在的问题是：

玻璃微珠增强多孔铝基复合材料中，玻璃微珠增强体的体积分数一般是玻璃微珠增强体的堆积体积在复合材料中的占比，因此玻璃微珠增强多孔铝基复合材料中玻璃微珠的体积分数单一，复合材料中玻璃微珠的体积分数单一并且一般较高，这导致存在的问题是：

1、高的体积分数使得多孔材料具有更高的孔隙率和致密化应变，但是同时较高的体积分数的多孔复合材料的强度往往相对较低，因此吸能能力差；

2、玻璃微珠增强多孔铝基复合材料中玻璃微珠的体积分数单一，无法在一个较宽的体积分数内变化，无法根据不同的强度与塑形要求制备合适体积分数多孔复合材料。

发明内容

本发明的为了解决现有的玻璃微珠增强多孔铝基复合材料中的玻璃微珠增强体的体积分数高且单一，以及玻璃微珠增强多孔铝基复合材料的吸能能力差的问题，提供了一种玻璃微珠增强多孔铝基复合材料的制备方法。

本发明玻璃微珠增强多孔铝基复合材料的制备方法按照以下步骤进行：

一、称料：按体积分数称取20％～69％的玻璃微珠，1％～50％的金属粉末和30％～60％的铝锭；玻璃微珠的平均粒径与金属粉末的平均粒径相同；

所述玻璃微珠的平均粒径与金属粉末的平均粒径为10μm～100μm；

所述玻璃微珠的壁厚半径比(r/R)为0.032～0.072；璃微珠的壁厚半径比(r/R)为0.032～0.072能够保持玻璃微珠强度的同时保持其较高的孔隙率。

所述金属粉末材质和铝锭材质相同；金属粉末材质和铝锭材质相同更有利于确定复合材料的基体成分；

所述金属粉末材质和铝锭材质为纯Al、Al-Si合金、Al-Si-Cu合金、Al-Cu-Mg合金、Al-Zn-Cu合金、Al-Zn-Mg-Cu合金、Al-Si-Cu-Mg合金中的一种。

二、混合粉体的制备：

将玻璃微珠与等粒径的金属粉末混合，然后进行低速球磨，最后干燥，得到混合粉体；