[发明专利]一种多孔含铝材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种多孔含铝材料及其制备方法和用途，该制备方法包括如下步骤：1）制备三维空间多孔结构分布的铜造孔材料；2）将含铝的基体材料熔化并渗入铜造孔材料，然后冷却成型，得到Al/Cu复合材料；3）将Al/Cu复合材料剔除所述铜造孔材料，得到所述多孔含铝材料。本发明的制备方法能够制备出大孔径立体网状(厘米级)及小孔径(微米级)的多孔含铝材料，孔径为0.05~50mm，开孔率达到100%，孔隙均匀，密度低(高孔隙率)，孔隙率为5~98%，骨架强度高，压缩强度为10~200MPa，并且该制备方法简单、成本低廉，性能可调、过程简单，在汽车领域、能量吸收领域、过滤领域和净化领域具有潜在的应用。

技术领域

本发明涉及一种多孔含铝材料及其制备方法和用途，在汽车行业、能量吸收领域、过滤等行业具有潜在的应用。

背景技术

多孔铝及其合金具有如下特点：密度小、比强度高、表面积大、能量吸收高、内部孔结构可以提供一些附加的功能，例如：传输作用、吸附作用等，在汽车行业、能量吸收、过滤、净化等领域具有广泛的应用，因此开发多孔铝及其合金的制备工艺备受众多研究工作者和行业从事者的青睐。

传统制备多孔铝的方法主要有三类：1)液相法：溶体发泡法、渗流铸造法、共晶凝固法等；2)固相法：电火花烧结法，烧结溶解法，连辊压发泡法等；3)沉积法：镀覆金属法，阳极氧化法，气相蒸发沉积法等。这些方法制备的多孔铝各有优缺点，但是总的概况起来传统的制备多孔铝的方法具有如下不足：厘米级的孔和微米级的孔制备困难、密度低(即高孔隙率)的多孔铝制备困难、孔的均匀性很难保证等。鉴于这些缺点，开发一种成本低廉、性能良好、过程简单的制备多孔铝的方法具有重要的现实意义和经济效益。

申请人在长期从事铝合金开发、加工的基础上，通过大量理论和实践研究发明一种多孔含铝材料的制备方法，将高熔点造孔材料(Cu)和含铝的基体材料(Al或铝合金)通过铸造工艺形成Al/Cu复合材料，最后通过化学工艺选择性剔除造孔材料从而形成多孔含铝材料。本发明的制备方法能够制备出大孔径立体网状(厘米级)及小孔径(微米级)、孔隙均匀、密度低(高孔隙率)、骨架强度高的多孔含铝材料，并且制备工艺简单、成本低廉，具有较大的应用前景和社会价值。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多孔含铝材料及其制备方法和用途，所述制备方法包括如下步骤：1)制备三维空间多孔结构分布的铜造孔材料；2)将含铝的基体材料熔化并渗入步骤1)得到的铜造孔材料，然后冷却成型，得到Al/Cu复合材料；3)将步骤2)得到的Al/Cu复合材料剔除所述铜造孔材料，得到所述多孔含铝材料。本发明的制备方法能够制备出大孔径立体网状(厘米级)及小孔径(微米级)的多孔含铝材料，孔径为0.05～50mm，开孔率达到100％，孔隙均匀，密度低(高孔隙率)，孔隙率范围为5～98％，骨架强度高，压缩强度为10～200MPa，并且该制备方法简单、成本低廉，性能可调、过程简单，在汽车领域、能量吸收领域、过滤领域和净化领域具有潜在的应用。

本发明第一方面提供一种多孔含铝材料的制备方法，包括如下步骤：

1)制备三维空间多孔结构的铜造孔材料；

2)将含铝的基体材料熔化并渗入步骤1)得到的铜造孔材料，然后冷却成型，得到Al/Cu复合材料；

3)将步骤2)得到的Al/Cu复合材料剔除所述铜造孔材料，得到所述多孔含铝材料。

本发明的多孔含铝材料的制备方法开孔率达到100％，多孔含铝材料的孔的空间结构完全复制铜造孔材料的空间结构，可以是随机分布或者规律分布，孔隙率范围为5～98％准确可调，孔径大小为0.05～50mm任意可调，力学性能可以根据孔的空间结构、形态、大小、含铝的基体材料进行调整。

优选地，还包括如下技术特征中的一项或多项：