本發(fā)明屬于冶金材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高強-高彈-高韌多孔泡沫金屬復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

密實金屬(包括鋼材和鋁材）是應(yīng)用最廣的金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空航天和交通運輸 領(lǐng)域，改進結(jié)構(gòu)和使用輕量化材料是降低運營成本，提高燃油效率的最佳方法，泡沫鋁的密 度僅為純鋁的1/5~1/10,使用泡沫鋁直接制造航空航天和交通運輸工具的零部件，是十分 有效的減重、節(jié)能、降成本手段。傳統(tǒng)的泡沫金屬，如泡沫鋁都是由金屬鋁基、陶瓷顆粒和氣 孔組成的復(fù)合材料，陶瓷顆粒使泡沫體具有脆性，泡沫體的機械性能、耐蝕性能往往不能滿 足輕型結(jié)構(gòu)件的使用要求。作為結(jié)構(gòu)材料使用時，現(xiàn)有的泡沫金屬無法滿足工程對材料性 能的要求。在現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代國防和現(xiàn)代科技領(lǐng)域，現(xiàn)有的泡沫金屬材料，在材料性能方面， 特別是對于要求具有高強度、高韌性、高彈性的場合，已有的泡沫金屬無法滿足用戶對產(chǎn)品性能的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種高強-高彈-高韌多孔泡沫金屬復(fù)合 材料及其制備方法。

上述目的是通過下述方案實現(xiàn)：

一種多孔泡沫金屬復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包括增強體以及在所述增強 體外澆注形成的泡沫金屬。

所述增強體為網(wǎng)狀或立體結(jié)構(gòu)，所述泡沫金屬 為泡沫鋁。

所述增強體為由金屬或合金絲或非金屬絲編 織形成的網(wǎng)狀或立體結(jié)構(gòu)。

所述金屬或合金絲為直絲或帶棘刺的單根絲 或彈簧型絲或多根直絲組成的單股絲。

所述金屬或合金絲為鋁絲、鋁合金絲、低碳鋼 絲、中碳鋼絲、高碳鋼絲、合金鋼絲、不銹鋼絲、4J29合金絲、4J36合金絲、高彈鈹青銅絲、白 銅合金絲、黃銅合金絲之一，非金屬絲包括為碳纖維材料。

一種多孔泡沫金屬復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括：將增強體置于鑄模 中，將增強體和鑄模預(yù)熱，將泡沫金屬液澆入鑄模中，冷卻，脫除鑄模得到復(fù)合材料。

本發(fā)明的有益效果：采用本發(fā)明所制備的由網(wǎng)狀骨架-胞壁和泡沫孔洞組成的高 強-高彈-高韌泡沫金屬復(fù)合材料，既具有密實金屬的高強度、高彈性、高韌性等優(yōu)點，又 具有泡沫金屬鋁的輕質(zhì)、高比強度、高耐熱性能等優(yōu)點，在制備此泡沫金屬復(fù)合材料時，可 以不添加碳化硅、氧化鋁和金屬鈣等異質(zhì)、不潤濕材料，泡沫金屬基體可以是純金屬的固溶 體，合金的強度、耐蝕性由于普通泡沫金屬?？朔鹘y(tǒng)泡沫金屬強度、韌性、彈性和耐蝕性不 足的弊端，綜合了密實金屬的高強度、高彈性、高韌性的優(yōu)勢，又結(jié)合了泡沫金屬的低密度、 高耐蝕、高比強度的優(yōu)點。

具體實施方式

本發(fā)明的由網(wǎng)狀骨架-胞壁和泡沫孔洞組成的高強-高彈-高韌多孔泡沫金屬復(fù)合材料的制備方法，通過下述方案實現(xiàn)的：由單根 高強、高彈、高韌的金屬絲或者由單根金屬絲組成的單股絲為單元，編織成單張的增強金屬 絲網(wǎng)，由單張增強網(wǎng)編織-拼接連成的輕質(zhì)-高強-高彈金屬絲增強體。以單根增強絲、 或者單股增強絲、或者單張增強金屬絲網(wǎng)、或者由單張增強網(wǎng)編織-拼接連成的輕質(zhì)-高 強-高彈金屬絲增強體為支撐體，以泡沫鋁為填料，將泡沫鋁填料澆入支撐體中、冷卻，得 到高強-高彈-高韌泡沫金屬復(fù)合材料，該復(fù)合材料由泡沫鋁的網(wǎng)狀骨架-胞壁、氣泡-泡 沫孔洞、金屬基增強體組成。

復(fù)合材料的增強絲可以為金屬絲，也可以為非金屬絲，常見的金屬絲包括_：鋁絲、 鋁合金絲、低碳鋼絲、中碳鋼絲、高碳鋼絲、合金鋼絲、不銹鋼絲、4J29合金絲、4J36合金絲、 高彈鈹青銅絲、白銅合金絲、黃銅合金絲等，非金屬絲包括有機絲和無機絲、以及碳纖維材 料等。

實施例1 :

以純鋁1070鋁絲為增強體，以純鋁1070合金為泡沫體，制備單張增強網(wǎng)增強型泡沫鋁 板材，制備過程如下：以直徑為1.5mm的1070鋁絲為基材，編織單張增強網(wǎng)，將增強網(wǎng)安裝 于鑄模中，將鑄模預(yù)熱到390-410℃，備用。 以99.95%的電解鋁為原料，將電解鋁錠放入坩 堝爐中，加熱到740-760℃，待鋁錠完全熔化，將鋁液溫度調(diào)整到665-670℃，加入6%的氧化 鋁攪拌、增粘，待鋁液溫度降低到661-664℃，加入1.2%的TiH2,攪拌、發(fā)泡，待泡沫體體積 迅速膨脹，將泡沫體澆注入鑄模中，冷卻，打開鑄模，即可得到以純鋁1070鋁絲為增強體， 以純鋁1070合金為泡沫體，單張增強網(wǎng)增強型1070合金泡沫鋁板材。

實施例 2 :

以純鋁1100鋁絲為增強體，以純鋁1070合金為泡沫體，制備單張增強網(wǎng)增強型泡沫鋁 板材，制備過程如下：以直徑為1.6mm的1100鋁絲為基材，編織單張增強網(wǎng)，將增強網(wǎng)安裝 于鑄模中，將鑄模預(yù)熱到390-410℃，備用。以99.95%的電解鋁為原料，將電解鋁錠放入坩 堝爐中，加熱到740-760℃，待鋁錠完全熔化，將鋁液溫度調(diào)整到665-670℃，加入6%的氧化 鋁攪拌、增粘，待鋁液溫度降低到661-664℃，加入1.2%的TiH2,攪拌、發(fā)泡，待泡沫體體積 迅速膨脹，將泡沫體澆注入鑄模中，冷卻，打開鑄模，即可得到以純鋁1100鋁絲為增強體， 以純鋁1070合金為泡沫體，單張增強網(wǎng)增強型1100-1070合金泡沫鋁板材。

實施例3 ：

以純鋁1070鋁絲為增強體，以純鋁1100合金為泡沫體，制備由增強網(wǎng)拼接連成的輕 質(zhì)-高強-高彈金屬絲增強體澆鑄泡沫金屬塊體，制備過程如下：以直徑為1.0mm的1070 鋁絲為基材，編織單張增強網(wǎng)，將單張增強網(wǎng)拼接連成的輕質(zhì)-高強-高彈金屬絲增強體， 將增強體安裝于鑄模中，將鑄模預(yù)熱到390-410°C，備用。以99.90%的電解鋁為原料，將電 解鋁錠放入坩堝爐中，加熱到740-760°C，待鋁錠完全熔化，將鋁液溫度調(diào)整到664-670°C， 加入7%的碳化硅攪拌、增粘，待鋁液溫度降低到662-665℃，加入1.5%的TiH2,攪拌、發(fā)泡， 待泡沫體體積迅速膨脹，將泡沫體澆注入鑄模中，冷卻，打開鑄模，即可得到以純鋁1070鋁 絲為增強體，以純鋁1100合金為泡沫體，得到1070合金增強網(wǎng)拼接成的輕質(zhì)-高強-高彈 金屬絲增強體澆鑄1100泡沫金屬塊體。

實施例4 :

以4J36絲為增強體，以純鋁1100合金為泡沫體，制備由增強網(wǎng)拼接成的輕質(zhì)-高 強-高彈金屬絲增強體澆鑄泡沫金屬塊體，制備過程如下：以直徑為1.0mm的4J36合金絲 為基材，編織單張增強網(wǎng)，將單張增強網(wǎng)拼接成的輕質(zhì)-高強-高彈金屬絲增強體，將增強 體安裝于鑄模中，在氬氣護氣氛下，將鑄模預(yù)熱到400-410℃，備用。以99.90%的電解鋁為 原料，將電解鋁錠放入坩堝爐中，加熱到740-760℃，待鋁錠完全熔化，將鋁液溫度調(diào)整到 664-670℃，加入3%-4%的金屬鈣、攪拌、增粘，待鋁液溫度降低到662-665℃，加入1.4%的 TiH2,攪拌、發(fā)泡，待泡沫體體積迅速膨脹，將泡沫體澆注入鑄模中，冷卻，打開鑄模，即可得 到以4J36合金絲為增強體，以純鋁1100合金為泡沫體，得到4J36合金增強網(wǎng)拼接成的輕 質(zhì)-高強-高彈金屬絲增強體澆鑄1100泡沫金屬塊體。

實施例5 :

以4J36絲為增強體，以6063合金為泡沫體，制備由增強網(wǎng)拼接成的輕質(zhì)-高強-高彈 金屬絲增強體澆鑄泡沫金屬塊體，制備過程如下：以直徑為1.0mm的4J36合金絲為基材， 編織單張增強網(wǎng)，將單張增強網(wǎng)拼接成的輕質(zhì)-高強-高彈金屬絲增強體，將增強體安裝于 鑄模中，在氬氣護氣氛下，將鑄模預(yù)熱到400-410℃，備用。以99.90%的電解鋁、99.90%的 電解鎂、99.90%的工業(yè)硅為原料，將電解鋁錠放入坩堝爐中，加熱到740-760℃，待鋁錠完 全熔化，加入工業(yè)硅和電解鎂，待硅和鎂完全熔化，將合金鋁液溫度調(diào)整到658-663℃，加入 3%-4%的金屬鈣、攪拌、增粘，待鋁液溫度降低到655-658℃，加入1.4%的TiH2,攪拌、發(fā)泡， 待泡沫體體積迅速膨脹，將泡沫體澆注入鑄模中，冷卻，打開鑄模，即可得到以4J36合金絲 為增強體，以6063合金為泡沫體，得到4J36合金增強網(wǎng)拼接成的輕質(zhì)-高強-高彈金屬絲 增強體澆鑄6063泡沫金屬塊體。

實施例6 :

以1Cr18Ni9Ti絲為增強體，以6063合金為泡沫體，制備由增強網(wǎng)拼接成的輕質(zhì)-高 強-高彈金屬絲增強體澆鑄泡沫金屬塊體，制備過程如下：以直徑為1.2mm的1Cr18Ni9Ti 合金絲為基材，編織單張增強網(wǎng)，將單張增強網(wǎng)拼接成的輕質(zhì)-高強-高彈金屬絲增強 體，將增強體安裝于鑄模中，在氬氣護氣氛下，將鑄模預(yù)熱到400-410℃，備用。以99.90% 的電解鋁、99.90%的電解鎂、99.90%的工業(yè)硅為原料，將電解鋁錠放入坩堝爐中，加熱到 740-760℃，待鋁錠完全熔化，加入工業(yè)硅和電解鎂，待硅和鎂完全熔化，將合金鋁液溫度調(diào)整到658-663°C，加入3%-4%的金屬鈣、攪拌、增粘，待鋁液溫度降低到655-658°C，加入1.4% 的TiH2,攪拌、發(fā)泡，待泡沫體體積迅速膨脹，將泡沫體澆注入鑄模中，冷卻，打開鑄模，即可 得到以1Cr18Ni9Ti合金絲為增強體，以6063合金為泡沫體，得到1Cr18Ni9Ti合金增強網(wǎng) 拼接成的輕質(zhì)-高強-高彈金屬絲增強體澆鑄6063泡沫金屬塊體。

實施例7 :

以45#鋼絲為增強體，以3A21合金為泡沫體，制備由增強網(wǎng)拼接成的輕質(zhì)-高強-高 彈金屬絲增強體澆鑄泡沫金屬塊體，制備過程如下：以直徑為1.0mm的45#鋼絲為基材，編 織單張增強網(wǎng)，將單張增強網(wǎng)拼接成的輕質(zhì)-高強-高彈金屬絲增強體，將增強體安裝于鑄 模中，在氬氣護氣氛下，將鑄模預(yù)熱到400-410℃，備用。以99.90%的電解鋁、99.90%的電 解錳、99.90%的工業(yè)硅、工業(yè)純鐵為原料，將電解鋁錠放入坩堝爐中，加熱到760-780℃，待 鋁錠完全熔化，加入工業(yè)純鐵，帶工業(yè)純鐵完全熔化，將鋁液溫度調(diào)整到740-760℃，加入工 業(yè)硅和電解鎂，待硅和鎂完全熔化，將合金鋁液溫度調(diào)整到656-663℃，加入3%-4%的金屬 鈣、攪拌、增粘，待鋁液溫度降低到654-657C，加入1.6%的TiH2,攪拌、發(fā)泡，待泡沫體體積 迅速膨脹，將泡沫體澆注入鑄模中，冷卻，打開鑄模，即可得到以45#鋼絲為增強體，以3A21 合金為泡沫體，得到45#鋼絲增強網(wǎng)拼接成的輕質(zhì)-高強-高彈金屬絲增強體澆鑄3A21泡 沫金屬塊體。