一种孔结构可控的多孔镁-钙合金的制备方法

摘要

一种孔结构可控的多孔镁-钙合金的制备方法，首先在离心桶内将可发性高分子聚合物小球排列成有序的模板；然后将镁粉、钙粉、分散剂聚乙烯吡咯烷酮分散到无水乙醇中制备成镁-钙浆料；之后将配置好的镁-钙浆料注入到可发性高分子聚合物模板内并离心成型；离心后的镁-钙合金生坯脱模，生坯在真空干燥箱内室温干燥后，在管式炉中氩气气氛烧结成多孔镁-钙合金。优点是，有更加优良力学性能和更独特的吸声、导热和电磁屏蔽性能。可以避免传统方法镁熔体易于燃烧爆炸等问题，同时所得的合金的孔隙度较高。此外，可以减少熔炼等方法制备多孔镁合金所产生的铸造缺陷，同时减少后续机加工，降低成本。

主权项

一种孔结构可控的多孔镁‑钙合金的制备方法，其特征在于，一、可发性高分子聚合物模板的制备a．将可发性高分子聚合物小球放入医用托盘内，放入100‑130 ℃烘箱内保温5‑10 min，然后在室温下阳光照射下放置24‑48 h，可发性高分子聚合物小球内发泡剂发生不同程度的化学反应，生成尺寸在0.5‑3 mm分布的聚合物小球；将这些聚合物小球过不同粒径的筛子，筛分得到不同尺寸分布的聚合物小球；上述所用的可发性高分子聚合物小球为粒径为0.3‑0.5 mm的可发性聚苯乙烯小球或粒径为0.5‑0.8 mm的可发性聚甲基丙烯酸甲酯小球；b．取某种粒径的聚合物小球15 g倒入离心桶内；然后将离心桶放置在水平摇床上振荡，振荡速度为200 rpm，振荡时间 5 min，使聚合物小球呈球形密堆结构排列；随后在聚合物小球顶部放置质量为50‑200 g的重物；然后将离心桶放置在150‑170 ℃烘箱内加热10 min，使聚合物小球发生软化，在重物作用下软化的聚合小球接触点发生粘结，形成聚合物模板；最后将离心桶从烘箱内取出室温冷却；从离心桶内脱模得到聚合物小球模板；或分别取三种不同粒径的聚合物小球各5g，合计15 g；按照粒径从大到小的顺序依次倒入离心桶中，每倒入一种粒径的聚合物小球后，均将离心桶放置在水平摇床上振荡，振荡速度为200 rpm，振荡时间 5 min，使聚合物小球呈球形密堆结构排列，然后再倒入下一粒径的聚合物小球；排列好后在聚合物小球顶部放置质量为50‑200 g的重物；然后将离心桶放置在150‑170 ℃烘箱内加热10 min，使聚合物小球发生软化，在重物作用下软化的聚合小球接触点发生粘结，形成聚合物模板；最后将离心桶从烘箱内取出室温冷却；从离心桶内脱模得到聚合物小球模板；二、镁‑钙浆料的制备a．按质量份数，取29.4‑44.775份粒度为60nm的镁粉，0.15‑0.9份粒度为80 nm的钙粉，1.2‑1.8份聚乙烯吡咯烷酮K30，53.2‑68.8份无水乙醇，备用；b．在53.2‑68.8份无水乙醇中加入1.2‑1.8份聚乙烯吡咯烷酮K30，搅拌均匀后再滴加浓度为10 mol/L的氨水，调整溶液的pH为9‑11，然后再加入29.4‑44.775份镁粉搅拌均匀，球磨24 h后，再加入0.15‑0.9份钙粉，然后再球磨24 h后，即得固相含量为30‑45 wt%的镁‑钙复相浆料；三、离心成型及烧结a．将上述配制好的镁‑钙复相浆料注入预先放置聚合物小球模板的离心桶内，在2000‑4000 r/min转速下离心20‑30 min，使镁颗粒和钙颗粒沉积在聚合物小球模板的间隙内，形成镁‑钙合金生坯；b．将离心所得的镁‑钙合金生坯从离心桶内脱模，放置在真空干燥箱内室温干燥24 h后，放入管式炉中氩气气氛下烧结成多孔镁‑钙合金，其烧结工艺为：采用1 ℃/min的升温速率从室温加热到300 ℃，保温3 h后，以5 ℃/min的升温速率加热到600‑615℃，保温2‑4 h后随炉冷到室温，其中氩气的流速为0.2‑0.5 L/min；所制得的多孔镁‑钙合金的平均孔径0.8‑3 mm，孔隙度66.5‑80%。