[发明专利]一种提高多孔泡沫钢材料吸能能力和吸声能力的方法

说明书

本发明公开了一种提高多孔泡沫钢材料吸能能力和吸声能力的方法，属于金属多孔材料制备技术领域。本发明所述梯度泡沫钢材料由多层不同孔隙率或不同孔径的泡沫钢构成。其方法主要步骤包括：根据梯度多孔泡沫钢的组成层数，按照不同配比称取不锈钢粉与造孔剂并混合均匀，采用分段递增的加压方式对每层混合原料依次加压并最终整体成形，成形后的坯料进行干燥，干燥后的坯料进行整体烧结，烧结完成后随炉冷却，取出后充分水洗，最终得到所制备梯度多孔泡沫钢样品。本发明制备梯度多孔泡沫钢材料具有工艺流程短、制备成本低等优点，可以制备孔径和孔隙率可控的梯度多孔泡沫钢，可作为减震吸能材料、吸音和过滤材料。

技术领域

本发明涉及一种提高多孔泡沫钢材料吸能能力和吸声能力的方法，属于金属多孔材料制备领域。

背景技术

泡沫钢作为近年来开发的一种新型金属多孔材料，具有高比强度、比模量高、耐高温、轻质、吸能减震、多孔过滤等优点。与目前研究开发较为成熟的泡沫铝相比，泡沫钢具有远高于泡沫铝的强韧性、抗冲击吸能性，同时还可与钢结构共容、易焊接以及耐高温等特点。因此，这种新型轻质泡沫钢材料，在航空航天、汽车制造、船舶制造、工程建筑、交通运输、冶金化工、能源环保等领域有着广阔的应用前景，如航空航天业的超轻质构件、散热面板以及汽车的缓冲吸能装置、吸声降噪材料、新型开发的坦克防爆装甲及防弹衣等。

在上述泡沫钢材料应用的诸多领域及众多的优良性能中，泡沫钢具有的优异吸能性能和吸声降噪性能，对目前诸如汽车保险杠和轻质骨架等领域在内的缓冲构件和降噪车骨显得至关重要，越来越受到各界的重视与青睐；具有单一孔径与孔隙率的泡沫钢，由于材料内部沿厚度方向，各种参数同性，在受到外界载荷或噪声冲击时，材料胞孔结构的变形形式较为单一，自身吸能能力和吸声能力有限，因此具有梯度多孔多样式变形的泡沫钢材料对于重要保护件的安全防护以及消音降噪变得亟待需要。随着现代汽车工业的不断发展，人们对汽车安全性和安静性的考虑与重视越来越受到关注。目前对于泡沫金属吸能和吸声特性的研究主要集中在泡沫铝上，而有关泡沫钢的研究，鲜有报道。同时，制备梯度多孔泡沫钢的方法未见报道，因此，研究一种具有高效便捷且成本较低的梯度多孔泡沫钢材料的工艺技术很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种梯度多孔泡沫钢材料，所述梯度多孔泡沫钢材料内部由不同孔隙率或不同孔径的多层泡沫钢结合而成，材料内部沿轴向孔隙率或孔径呈渐变式梯度或周期分布。

本发明的另一目的在于提供所述一种高效便捷、成本较低且具有优良吸能性能和吸音性能的梯度多孔泡沫钢材料的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）配料：根据梯度多孔泡沫钢材料的组成梯度或周期层数，按不同配比分组称取不锈钢粉与造孔剂；

（2）混料：将步骤（1）中每组不锈钢粉与造孔剂分别放入混料机中充分混合均匀，混料过程中需添加3%~5%粘结剂；

（3）分步压制：将每组混合均匀的粉料依次放入模具中，采用分段递增加压方式对步骤（2）中每层混合原料依次加压并最终整体成形；

（4）干燥：将步骤（3）中压制成形后的柱状坯料置于恒温干燥箱中进行干燥以去除残余粘结剂与水分；

（5）烧结：将步骤（4）的压坯料置于气氛烧结炉中烧结，烧结完成后随炉冷却；

（6）溶解：将步骤（5）得到的样品置于沸水中，溶解去除残留在材料内部的造孔剂，取出干燥后得到梯度多孔泡沫钢材料。

优选的，本发明所述不锈钢粉（为410、430、304、316等）的粒度为200~400目、纯度大于99.9%；造孔剂为无水氯化钙，粒度为4~12目、纯度为99.9%；粘结剂为无水乙醇，纯度为99.9%。