[发明专利]一种梯度多孔铜及其电磁悬浮制备方法

说明书

本发明提供了一种梯度多孔铜及其电磁悬浮制备方法，涉及多孔材料技术领域。本发明提供的梯度多孔铜的电磁悬浮制备方法，包括以下步骤：将铜粉和碳酸氢铵粉末混合，得到混合粉末；将所述混合粉末进行压制，得到前驱体；将所述前驱体进行电磁悬浮加热，得到梯度多孔铜。本发明制备的多孔铜孔隙由中心至边缘呈现孔径变小、孔数量增多的梯度变化趋势，不仅具有密度小、质量轻、比表面积大、比强度高以及阻尼性能好等特点，相较于常规多孔材料还具有比较好的吸能特性，在抗挤压和抗冲击性方面具有明显的优越性。本发明的制备方案新颖，制备方法简捷，相较于常规烧结而言，实验周期大幅度缩短。

技术领域

本发明涉及多孔材料技术领域，具体涉及一种梯度多孔铜及其电磁悬浮制备方法。

背景技术

电磁悬浮技术作为一种重要的空间模拟技术，广泛应用于高熔点金属材料以及高电导率的半导体材料的无容器熔化和凝固研究，是各种悬浮技术中发展较为成熟的一种。电磁悬浮技术能够消除容器对材料形核的影响，主要用于特种金属的无容器凝固过程、液态合金的深过冷及亚稳相材料制备。研究者利用电磁悬浮技术研究了液态合金的深过冷能力和快速凝固机制(液态五元Ni-Zr-Ti-Al-Cu合金快速凝固过程的高速摄影研究[J].物理学报，2019，68(19):224～234.)以及电磁悬浮状态下所制备合金的力学性能特征(Rapidsolidification kinetics and mechanical property characteristics of Ni–Zreutectic alloys processed under electromagnetic levitation state[J].MaterialsScienceEngineering A,2020,772(C).)。此外，电磁悬浮领域目前的关注点主要在于实验装置与系统的改进，如中国专利CN111272509A公开了一种电磁悬浮耦合自由落体的金属材料凝固成型装置和方法；中国专利CN111230130A公开了一种微重力条件下悬浮大尺寸金属液滴的快速凝固系统与方法，以及利用电磁悬浮技术进行材料热物性的测量如金属合金熔点的测定、金属熔体表面张力的测定和金属熔滴振荡频率的测量等。而利用电磁悬浮技术进行多孔金属材料的制备目前尚未见文献和专利报道。

多孔金属材料因其复杂的三维网状通孔结构以及质量轻、比表面积大等优点受到了研究者的广泛关注。作为一种新型的结构功能一体化材料，多孔金属具有渗透性能好、比强度高，兼具优异的声学、电磁学性能等特点，在过滤分离、催化等领域以及航空航天、汽车工业、建筑工程、机械工程、电化学工程、通讯工程、新能源等行业具有广阔的应用前景。粉末冶金法是制备多孔铜的常见方法，如中国专利CN106994512B中多孔铜的制备方法为：按设计比例配制混合铜源和混合造孔剂，将配制的混合铜源和混合造孔剂混合均匀后压制成型；接着分阶段烧结，最后用去离子水多次水解浸出，烘干得到具有3个孔径段的复合孔径铜烧结多孔材料，其特点为制备过程简洁，制备方法简单，但是制备的多孔铜中孔径大小随机分布，并没有梯度变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种梯度多孔铜及其电磁悬浮制备方法，本发明制备的梯度多孔铜的孔隙由中心至边缘呈现孔径变小、孔数量增多的梯度变化趋势，所述梯度多孔铜不仅具有密度小、质量轻、比表面积大、比强度高以及阻尼性能好等特点，相较于常规多孔材料还具有比较好的吸能特性，在抗挤压和抗冲击性方面具有明显的优越性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种梯度多孔铜的电磁悬浮制备方法，包括以下步骤：

将铜粉和碳酸氢铵粉末混合，得到混合粉末；

将所述混合粉末进行压制，得到前驱体；

将所述前驱体进行电磁悬浮加热，得到梯度多孔铜。

优选地，所述铜粉的粒径为50～400目。

优选地，所述混合粉末中碳酸氢铵的含量为5～15wt％。