一步制备金属基轻质复合材料的方法

摘要

本发明涉及一步制备金属基轻质复合材料的方法。它是利用保压渗流和真空吸铸方法，在负压力的作用下使金属液透过多孔陶瓷或石墨板浸入空心球的间隙中，待金属液体完全浸渗之后冷却，最后脱模取出，得到含有封闭泡孔的泡沫金属基复合材料，该空心球体为Al₂O₃空心球、SiC空心球、C空心球或玻化微珠中两种及两种以上不同或相同尺寸的混合空心球。用本发明制备的金属基复合材料孔隙率可达到60％以上而显著降低密度的同时，压缩强度与同类产品相比可提高20-50％，从而实现高强、轻质，具备阻尼减震、隔音降噪、能量吸收等多种功能性，工艺简单、工序少，对空心球颗粒种类及尺寸适应范围广，对基体金属几乎无选择，可制备不同密度的泡沫金属产品。

主权项

一步制备金属基轻质复合材料的方法，其特征是：A，混合空心球的处理：将空心球放入浓度50％质量百分比的氢氟酸中进行酸洗处理，然后在电炉中预热到500‑800℃；B，浇铸前的准备：首先在铸型底部垫一片小孔直径为0.2mm，厚度为10mm的市售的多孔陶瓷或石墨板，然后将预处理后的空心球加入到铸型中，加入量占铸型体积的2/3，在上表层覆盖一片小孔直径为7mm，厚度为20mm的市售的多孔陶瓷或石墨板，然后预热；C，金属基材料的制备：将熔化后的金属或合金液浇注到铸型中，利用保压渗流和真空吸铸方法，在负压力的作用下使金属液透过多孔陶瓷或石墨板浸入空心球的间隙中，待金属液体完全浸渗之后冷却，最后脱模取出多孔铸锭。D，检测金属基复合材料的性能：取出成型的金属基复合材料，称量计算密度和孔隙度，同时采用压缩试验方法检测其力学性能，与已有方法制备的空心球复合材料的力学性能相比，此方法选用多种不同粒径的混合空心球作为填充料，在保压和真空吸铸的共同作用下，孔隙率可达60％以上，从而最大化地降低材料密度。同时与同类型产品相比，材料的压缩性能可提高20‑50％；上述金属是市售的铝、镁、锌、铜、钛或铁；上述合金是市售的铝合金、镁合金、锌合金、铜合金、钛合金或铁合金；上述空心球选自市售的直径为0.5‑5.0mm，壁厚为0.2‑1.0mm的SiC空心球、Al₂O₃空心球、C空心球、玻化微珠中的两种或两种以上的按任何比例混合的直径相同的混合空心球，或者直径不相同的混合空心球；上述的真空是以机械泵的方式抽取，抽取时间为30‑60min，最终的真空度为0.1‑1MPa。