[发明专利]一种粉末冶金泡沫钢的制备方法

说明书

一种粉末冶金泡沫钢的制备方法，属于金属多孔材料制备领域，包括：(1)将不锈钢粉末及造孔剂按比例混合，加入粘结剂，使不锈钢粉末涂覆在造孔剂表面；(2)得到的混合料压制成型；(3)压坯放入去离子水中浸泡去除造孔剂；(4)制得的样品进行干燥，获得泡沫钢骨架；(5)将泡沫钢骨架放入真空高温炉中烧结，随炉冷却后即可得到泡沫钢样品。本发明方法原材料易获得且成本低廉；工艺流程简单；所制备出的泡沫钢孔隙率、孔径及孔形可控；所制备出的泡沫钢具有较高的抗压强度，同时又能满足轻量化的要求。

技术领域

本发明属于金属多孔材料制备领域，具体涉及一种粉末冶金泡沫钢的制备方法。

背景技术

泡沫钢作为一种新兴的多孔金属材料，相较于传统钢金属材料，具有更多的功能特性，如隔音降噪、绝热防爆、吸能缓冲及分离过滤等；该材料经过特殊设计及装配，可作为一种集结构性与功能性为一体的材料。泡沫铝是最典型的商业产品，因为其具有高比强度、高冲击能量吸收和合理的成本。然而，在航空航天或化学工程应用中(即在高工作温度或腐蚀性环境下)，泡沫钢(泡沫不锈钢)提供了比泡沫铝更好的性能组合。该类材料在航空航天、交通运输领域中的轻量化设计，应用于城市建设及发动机隔板类的消声结构，以及利用其吸能特性制造车辆防撞梁及装甲车壳体等，均具有很高的应用价值和发展前景。

近些年来，泡沫钢材料受到越来越多的重视，对于其工艺的探索不断深入发展，其制备方法主要包括熔体发泡法、渗流铸造法、牺牲模板法、粉末冶金法等。

由于钢的熔点高、密度大、钢液粘度低、发泡剂适配性差等原因，泡沫钢不太适用于熔体发泡工艺生产。渗流铸造法因金属液体的表面张力作用，钢液无法充分地流入填充物的空隙中，从而造成孔洞的连续性差。牺牲模板法是将金属浆料涂覆在泡沫海绵上，通过加热去除泡沫海绵，再将骨架烧结成型的一种泡沫金属制备方法，海绵体去除过程中会产生有害气体污染环境，且只能制备高孔隙率开孔泡沫钢，可控性较差。基于粉末冶金工艺路线制备泡沫钢，具有工艺流程简单，孔隙率大范围可控等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种孔结构可控的粉末冶金泡沫钢的制备方法，通过混料、冷压、造孔及后续的烧结工艺实现了孔结构可控的泡沫钢制备。

本发明技术方案：

一种粉末冶金泡沫钢的制备方法，包括以下步骤：

(1)将不锈钢粉末及造孔剂按一定体积分数比例混合得到混合粉末，加入粘结剂，使不锈钢粉末涂覆在造孔剂表面；

(2)将步骤(1)中得到的混合料放入模具中进行压制成型；

(3)将步骤(2)中所制得的压坯放入去离子水中浸泡去除造孔剂；

(4)将步骤(3)中制得的样品进行干燥，获得泡沫钢骨架；

(5)将步骤(4)中制得的泡沫钢骨架放入真空高温炉中烧结，随炉冷却后即可得到泡沫钢样品。

上述粉末冶金泡沫钢的制备方法，其中：

所述步骤(1)中，造孔剂为针状尿素或球状尿素颗粒，按标准试样筛选出所需孔径范围，颗粒粒度为5～35目；不锈钢粉末为AISI300系或AISI400系不锈钢粉末，粉末粒度为200～600目，微观形貌不规则；所使用的粘结剂为无水乙醇，添加量为每100g混合粉末加入2～10mL；造孔剂占混合粉末的体积分数为50％～80％；混料时采用三维运动混料机混料，不添加研磨介质，混料时长为0.5～1h。

所述步骤(2)中，压制应力为200～500MPa，保压时间为1～5min。

所述步骤(3)中，压制后的坯料放入去离子水中浸泡0.5～1.5h，用以去除部分造孔剂。

所述步骤(4)中，将样品放入鼓风干燥箱中，在70～110℃的温度下干燥30～60min。