[发明专利]一种微米孔径闭孔泡沫镁合金复合材料制备方法

说明书

本发明为一种微米孔径闭孔泡沫镁合金复合材料制备方法。该方法包括以下步骤：在保护气氛下，将由熔炼模具中的镁合金和陶瓷微球在井式炉中进行熔化后，向熔体中加入金属钙颗粒和镁‑30铈中间合金，再加入碳酸钙粉末并进行搅拌，经保温、空冷后，获得微米孔径闭孔泡沫镁合金复合材料。本发明具有成本低、增粘效果好、工艺和操作简单等优点，适合于产业化生产，产品孔径尺寸分布在50～900μm，平均孔径在400μm左右，孔隙率在70～90％，整体发泡效果良好。

技术领域：

本发明属于泡沫金属材料的制备领域，特别是一种微米孔径闭孔泡沫金属复合材料的制备方法。

背景技术：

闭孔泡沫金属是一种新型结构与功能一体化多孔材料，具有轻质，比强度和比刚度高，吸能减震效果好等优良性能，已广泛应用在汽车、高铁、航天航空和建筑等领域。闭孔泡沫金属的制备方法主要有熔体发泡法、粉末冶金法、中空球铸造法等，其中熔体发泡法因具有生产工艺简单、成品率高、生产成本低、产品尺寸范围广等优点，在工业化生产中应用最为广泛。目前，投入实际应用的闭孔泡沫金属主要有泡沫铝、泡沫镁、泡沫铜、泡沫镍等。其中泡沫镁因具有密度低、比强度高等优点，引起了人们的广泛关注。CN104313383A公开了一种闭孔泡沫镁合金复合材料的制备方法，利用金属钙作为增粘剂，碳酸钙作为发泡剂，该方法生产的泡沫镁产品孔径分布范围广且孔径较大。CN101463434B公开了一种制备泡沫镁合金的方法，该方法属于粉末冶金范畴，产品受制备过程中预压块模具的影响尺寸范围较小，不利于在结构材料领域的应用。

综上，现有方法生产的闭孔泡沫镁合金存在孔径尺寸比较大、气孔分布不均匀等不足，导致其力学性能和变形过程不稳定，限制了其在更大范围内的推广和应用。已有的研究表明小孔径闭孔泡沫镁合金具有变形过程稳定、力学性能优异、隔音效果良好等优点，可望应用在高铁、航空、汽车等领域。然而目前缺乏针对微米孔径闭孔泡沫镁合金制备方法的研究和报道，因此探索一种微米孔径泡沫镁合金的制备方法以满足市场的需求极为必要。

发明内容：

本发明的目的在于针对当前技术中存在的不足，提供一种操作简便、制作成本低、发泡效率高的微米孔径闭孔泡沫镁合金复合材料的制备方法。该方法利用复合添加陶瓷微球、金属钙和金属铈对镁合金熔体进行复合增粘；并通过三种添加物料的含量和配比需要严格控制。制备过程中的实用分级搅拌是复合增粘和细化、变质初生气泡形核质点Mg₂Si相。本发明具有成本低、增粘效果好、工艺和操作简单等优点，适合于产业化生产，产品孔径尺寸分布在50～900μm，平均孔径在400μm左右，孔隙率在70～90％，整体发泡效果良好。

本发明技术方案如下：

一种微米孔径闭孔泡沫镁合金复合材料制备方法，该方法包括以下步骤：

第一步，原材料准备：

所述的原料包括商业镁合金、空心陶瓷微球、金属钙颗粒、镁-30铈中间合金和碳酸钙粉末；镁合金为厚度8～12mm片材；陶瓷微球的添加量为镁合金基体体积分数的10～30％；金属钙颗粒为镁合金基体质量分数的0.1～1％；镁-30铈中间合金为镁合金基体质量分数的1～4％；碳酸钙粉末为镁合金基体质量分数的1.5～3％；

第二步：将熔炼模具在井式电阻炉中预热到200～400℃，将镁合金片材放入其中，在镁合金片表面铺洒上一层陶瓷微球，再次添加一片镁合金片，如此一层镁合金片，一层陶瓷微球循环添加，最上面一层为镁合金片；将模具放回井式电阻炉中，通入保护气体；

第三步：将由熔炼模具中的物料在井式炉中进行熔化，温度为720～750℃，待物料全部熔化后将搅拌桨桨叶放入熔体内进行预热3-8分钟；