[发明专利]一种藕状多孔金属材料的原位反应析出制备装置及工艺

摘要

本发明涉及一种藕状多孔金属材料的原位反应析出制备装置及工艺。该工艺过程是：在大气氛围的条件下，在铸模内壁上涂覆含水涂层，然后将熔化的金属液倾倒入铸模中，通过定向凝固，制备出具有高孔隙率、气孔大小可控、气孔长且直的藕状多孔金属材料。该装置的组成主要包括：熔炼炉、塞棒及控制系统、温度测量与控制系统、导流管、结晶器与冷却系统、铸模与固定装置等。本发明克服了“加压溶解析出法”的缺点，无须在高压氢气等高压气氛下生产，安全性好；操作简单，浇铸过程具有可视性；提出了一种结构简单、投资较少、操作简便的藕状多孔金属制备装置，可降低生产成本，实现制备过程的高效率和连续化。

主权项

一种藕状多孔金属材料的原位反应析出制备装置的原位反应析出制备工艺，该制备装置的组成包括熔炼部分和设置于所述熔炼部分下端的结晶部分；熔炼部分包括：导流槽（1）、塞棒（3）、塞棒升降机构（4）、测温系统（5）、炉盖（6）、加热装置（7）、坩埚（8）、炉体（9）和导流管（11）；结晶部分包括水冷结晶器底座（15），铸模（12）和固定装置（18）；其中，所述铸模（12）通过所述固定装置（18）安装在所述水冷结晶器底座（15）上，所述水冷结晶器底座（15）一端设有冷却水入口（17），另一端设有冷却水出口（16），所述导流管（11）设置在所述铸模（12）的垂直上方，所述导流管（11）的另一端与安装于所述炉体（9）内的所述坩埚（8）底部联通，所述塞棒（3）置于所述坩埚（8）内，且与所述导流管（11）位于同一轴线上，所述塞棒升降机构（4）与所述塞棒（3）的上端固接，带动所述塞棒（3）上下升降，所述坩埚（8）的四周设有所述加热装置（7），所述炉盖（6）设置在所述坩埚（8）的上端，所述测温系统（5）安装在所述炉盖（6）上，所述导流槽（1）设置所述炉体（9）的顶端，一端与所述坩埚（8）连接；所述铸模（12）材质为不锈钢或陶瓷或石墨；其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：将金属材料置于所述坩埚（8）中，通过塞棒升降机构（4）驱动塞棒（3）将所述坩埚（8）底部的导流管（11）上端紧密接触连接，打开测温系统（5），设定熔炼温度为（1.02～1.31）T_m，启动加热装置（7）对所述坩埚（8）内的金属材料加热，其中，T_m为金属熔点；步骤2：将混合均匀的含水涂层均匀涂覆在所述铸模（12）的内壁上，并将所述铸模（12）通过固定装置（18）固定在水冷结晶器底座（15）上，所述水冷结晶器底座（15）中的通入冷却水的流量为4～20L/min；步骤3：当测温系统（5）监测到所述坩埚（8）内的金属液的温度达到设定温度后，通过塞棒升降机构（4）驱动塞棒（3）升起，将坩埚（8）内的金属液通过导流管（11）浇铸到所述铸模（12）中，进行定向凝固，金属液与铸模（12）内壁涂覆的含水涂层中所载有的水分发生反应，生成氢原子并溶入金属液中，在定向凝固时，由于溶解度降低，氢又重新析出，气孔和金属随着凝固的进行不断生长，从而获得藕状金属多孔材料。