專利名稱：一種開孔泡沫鋼的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于泡沫金屬材料領(lǐng)域，特別是制備開孔泡沫鋼的制備工藝。
背景技術(shù)：
作為金屬泡沫中最新開發(fā)研究的一種新型泡沫材料——泡沫鋼，除了具有一般泡沫金屬所具有的特征外，還具有獨(dú)特的硬度、低成本、高熔點(diǎn)以及可與鋼結(jié)構(gòu)共容等優(yōu)點(diǎn)，尤其是比泡沫鋁高的多的強(qiáng)度、吸能緩沖性和耐高溫性，因而在汽車制造業(yè)、船舶制造業(yè)、高層建筑業(yè)、橋梁及交通運(yùn)輸業(yè)等有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，公認(rèn)的開孔泡沫鋼的制備方法有粉末冶金法、空心鋼球燒結(jié)法、在泡沫塑料基體上沉積或涂覆金屬后燒結(jié)的方法和多孔石膏型模滲流法。粉末冶金法采用鋼粉和造孔劑混合，壓力加工致密化、燒結(jié)后或同時(shí)去除造孔劑而得到泡沫鋼，該方法受粉末冶金工藝本身的限制，不能制備大尺寸的開孔泡沫鋼，也難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；空心鋼球燒結(jié)法存在空心球制備困難、生產(chǎn)效率不高等不足；泡沫塑料基體沉積或涂覆金屬后燒結(jié)法存在塑料的燃燒去除易對環(huán)境造成污染的問題；多孔石膏型模滲流法存在多孔石膏型模制作困難，滲流后石膏脫除困難等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種開孔泡沫鋼的制備方法，其工藝簡單、效率高、 開孔尺寸大、成本低、無污染等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。解決發(fā)明的技術(shù)問題所采用的方案是采用熔點(diǎn)高于鋼的不同直徑的偏鋁酸鈉顆粒為前驅(qū)體，以鋼為滲流體，通過壓力滲流的方法滲入到前驅(qū)體中，冷卻得到復(fù)合體，將復(fù)合體置入水中使前驅(qū)體偏鋁酸鈉顆粒從復(fù)合體中溶解，得到開孔泡沫鋼。本發(fā)明還包括以下技術(shù)方案前驅(qū)體偏鋁酸鈉顆粒的大小直徑從0. Imm到IOmm可調(diào)；偏鋁酸鈉顆粒在1000-1100°C干燥5-6小時(shí)，在滲流前于400-600°C的溫度預(yù)熱2_30分鐘；鋼基體的熔化溫度高于鋼基體熔點(diǎn)50-100°C ；壓力滲流時(shí)控制壓力為lO-lOOMPa，滲流溫度比偏鋁酸鈉熔化溫度低10-50°C，滲流速度為lmm/S-20mm/S，滲流后得到復(fù)合體，用水溶解偏鋁酸鈉前驅(qū)體后得到開孔泡沫鋼。前驅(qū)體偏鋁酸鈉顆粒大小根據(jù)需要的孔徑確定。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1.本發(fā)明利用偏鋁酸鈉的高熔點(diǎn)，易溶解于水的特點(diǎn)，作為前驅(qū)體，以較低熔點(diǎn)的鋼作為滲流體，通過一次滲流的方法實(shí)現(xiàn)了開孔泡沫鋼的制備，具有工藝簡單、成本低、無污染的特點(diǎn)。2.泡沫鋼的結(jié)構(gòu)均勻可控，孔隙率高，可獲得孔隙率50-80%，孔徑范圍0. I-IOmm 的開孔泡沫鋼。3.設(shè)備條件簡單，能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。


圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖。具體實(shí)施方案下面根據(jù)具體的實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1
篩選偏鋁酸鈉顆粒直徑為3mm，在1000°C保溫5小時(shí)烘干，將烘干的偏鋁酸鈉先裝進(jìn)模具中進(jìn)行預(yù)熱(預(yù)熱溫度400°C，預(yù)熱時(shí)間2分鐘)，同時(shí)，工業(yè)純鐵在坩堝中加熱到 1600°C熔化，通過壓力滲流(滲流壓力50MPa，滲流溫度1600°C，滲流速度5mm/s)滲入到前驅(qū)體偏鋁酸鈉中，滲流后的復(fù)合體冷卻得到工業(yè)純鐵和偏鋁酸鈉的復(fù)合體，將此復(fù)合體在水中沖洗溶解偏鋁酸鈉即得到孔隙率為70%、孔徑大約為3mm的開孔泡沫工業(yè)純鐵。實(shí)施例2:
篩選顆粒直徑為3mm的偏鋁酸鈉，在1000°C保溫5小時(shí)烘干，將烘干的偏鋁酸鈉預(yù)先裝進(jìn)模具中進(jìn)行預(yù)熱(預(yù)熱溫度500°C，預(yù)熱時(shí)間5分鐘)，同時(shí)，將奧氏體耐熱不銹鋼NF709 在坩堝中加熱到1650°C熔化，通過壓力滲流(滲流壓力100MPa，滲流溫度1620°C，滲流速度15mm/s)滲入到裝有前驅(qū)體偏鋁酸鈉的模具中，滲流后的復(fù)合體冷卻得到奧氏體耐熱不銹鋼NF709和偏鋁酸鈉的復(fù)合體，將此復(fù)合體在水中沖洗溶解偏鋁酸鈉即得到孔隙率為 68%、孔徑大約為3mm的開孔泡沫奧氏體耐熱不銹鋼NF709。實(shí)施例3:
篩選顆粒直徑為Imm的偏鋁酸鈉，在1000°C保溫5小時(shí)烘干，將烘干的偏鋁酸鈉預(yù)先裝進(jìn)模具中進(jìn)行預(yù)熱(預(yù)熱溫度450°C，預(yù)熱時(shí)間5分鐘)，同時(shí)，將奧氏體不銹鋼Super 304在坩堝中加熱到1650°C熔化，通過壓力滲流(滲流壓力80MPa，滲流溫度1620°C，滲流速度10mm/s)滲入到裝有前驅(qū)體偏鋁酸鈉的模具中，滲流后的復(fù)合體冷卻得到奧氏體不銹鋼Super 304和偏鋁酸鈉的復(fù)合體，將此復(fù)合體在水中沖洗溶解偏鋁酸鈉即得到孔隙率為 60%、孔徑大約為Imm的開孔泡沫奧氏體不銹鋼Super 304。實(shí)施例4:
篩選顆粒直徑為2mm的偏鋁酸鈉，在1000°C保溫5小時(shí)烘干，將烘干的偏鋁酸鈉預(yù)先裝進(jìn)模具中進(jìn)行預(yù)熱(預(yù)熱溫度500°C，預(yù)熱時(shí)間2分鐘)，同時(shí)，將鐵素體耐熱不銹鋼P(yáng)91在坩堝中加熱到1630°C熔化，通過壓力滲流(滲流壓力60MPa，滲流溫度1610°C，滲流速度 5mm/s)滲入到裝有前驅(qū)體偏鋁酸鈉的模具中，滲流后的復(fù)合體冷卻得到鐵素體耐熱不銹鋼 P91和偏鋁酸鈉的復(fù)合體，將此復(fù)合體在水中沖洗溶解偏鋁酸鈉即得到孔隙率為65%、孔徑大約為2mm的開孔泡沫鐵素體耐熱不銹鋼P(yáng)91。
權(quán)利要求
1. 一種開孔泡沫鋼的制備方法，其特征是采用熔點(diǎn)高于鋼的不同直徑的偏鋁酸鈉顆粒為前驅(qū)體，以鋼為滲流體，通過壓力滲流的方法滲入到前驅(qū)體中，冷卻得到復(fù)合體，用水將前驅(qū)體偏鋁酸鈉從復(fù)合體中溶解，得到開孔泡沫鋼；前驅(qū)體偏鋁酸鈉顆粒的大小直徑為0. Imm-IOmm ；偏鋁酸鈉顆粒在1000-1100°C干燥5_6小時(shí)；偏鋁酸鈉在滲流前要在 400-600°C的溫度下預(yù)熱2-30分鐘；鋼基體的熔化溫度高于鋼基體熔點(diǎn)50-100°C ；壓力滲流時(shí)控制滲入壓力為lO-lOOMPa，滲流溫度比偏鋁酸鈉顆粒熔化溫度低10-50°C，滲流速度為lmm/S-20mm/S，滲流后得到的復(fù)合體進(jìn)行水洗。
全文摘要
本發(fā)明是一種開孔泡沫鋼的制備方法，屬于多孔泡沫金屬領(lǐng)域，采用熔點(diǎn)高于鋼的不同直徑的偏鋁酸鈉顆粒為前驅(qū)體，以鋼為滲流體，通過壓力滲流的方法滲入到前驅(qū)體中，冷卻得到復(fù)合體，用水將前驅(qū)體偏鋁酸鈉從復(fù)合體中溶解，得到開孔泡沫鋼；前驅(qū)體偏鋁酸鈉顆粒的大小直徑為0.1mm-10mm；偏鋁酸鈉顆粒在1000-1100℃干燥5-6小時(shí)；偏鋁酸鈉在滲流前要在400-600℃的溫度下預(yù)熱2-30分鐘；鋼基體的熔化溫度高于鋼基體熔點(diǎn)50-100℃；壓力滲流時(shí)控制滲入壓力為10-100MPa，滲流溫度比偏鋁酸鈉顆粒熔化溫度低10-50℃，滲流速度為1mm/s-20mm/s，滲流后得到的復(fù)合體進(jìn)行水洗。本發(fā)明工藝簡單、成本低。
文檔編號C22C1/08GK102392173SQ201110382548
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者呂昭平, 徐向棋, 王輝, 郝剛領(lǐng) 申請人:北京科技大學(xué)