一種泡沫鎂基材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種泡沫鎂基材料及其制備方法，該泡沫鎂基材料以碳酸鈣為發(fā)泡劑，鎂、鋁金屬粉末為原材料，通過Mg和CaCO3兩者之間反應(yīng)生成的氣體來發(fā)泡。其制備方法包括如下步驟：將摩爾比為1:1～9:1的鎂粉和鋁粉，鎂粉和鋁粉質(zhì)量的2%～15%的碳酸鈣粉混合均勻；將混合粉末冷壓成塊，然后熱壓制成預(yù)制體；表面清理、焙燒發(fā)泡；冷卻，得到孔隙率為40.0%～75.0%，平均孔徑為0.1mm～2.0mm的泡沫鎂基材料。本發(fā)明基體成分可調(diào)，成品具有三明治結(jié)構(gòu)，即內(nèi)部多孔外部致密，且可應(yīng)用于制備復(fù)雜形狀的零件，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種泡沬鎂基材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于多孔金屬材料的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種泡沫鎂基材料及其制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 多孔金屬材料是20世紀(jì)發(fā)展起來的嶄新材料體系，已經(jīng)成為當(dāng)前材料界的一種 新型的結(jié)構(gòu)與功能材料。相對于致密材料而言，多孔金屬材料由于孔結(jié)構(gòu)的存在而具有一 些獨特的性能，如密度小、比強度和比剛度高，阻尼性能、能量吸收性能、吸聲、隔聲和隔熱 性能好、生物兼容性能好及多功能兼容性能優(yōu)異，已經(jīng)廣泛用于航天航空、化工、建材、冶金 等領(lǐng)域。目前多孔泡沫金屬研發(fā)主要集中在泡沫鋁材料，對泡沫鎂材料的研究報道不多。但 是，與鋁合金相比，鎂合金的密度更小，具有更高的比強度和比剛度，因此泡沫鎂基材料能 夠取代部分泡沫鋁基材料的應(yīng)用以進一步發(fā)揮泡沫金屬材料的輕質(zhì)特色，由于這一特色泡 沫鎂基材料也越來越受到社會的關(guān)注。
[0003] 迄今為止，制備泡沫鎂的方法主要是熔體發(fā)泡法和滲流鑄造等液態(tài)下的發(fā)泡法。 粉末冶金法作為一種重要的材料制備方法，也是制備泡沫金屬的常用手段之一，可用來制 備異形件，且是一種近凈成型方法，簡化制備工藝的同時減少了材料的損耗。目前，用于粉 末冶金法制備泡沫鎂基材料的發(fā)泡劑主要是MgC0 3和TiH2，制備流程相對復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種孔結(jié)構(gòu)均勻且孔徑小的泡沫鎂基材 料，其制備方法簡單易充型，成本較低。
[0005] -種泡沫鎂基材料，主要由以下原料制成：粒徑為75?150 μ m、純度大于99. 9% 的鎂粉，粒徑為75?150 μ m的鋁粉以及粒徑為5 μ m、純度大于99. 5%碳酸鈣粉。
[0006] 上述泡沫鎂基材料的制備方法，包括如下步驟： (1) 混粉：將摩爾比為1:1?9:1的鎂粉和鋁粉，鎂粉和鋁粉質(zhì)量之和的2%?15%的 碳酸鈣粉混合均勻； (2) 壓塊：將混合粉末冷壓成塊，然后熱壓制成預(yù)制體； (3) 表面清理、焙燒發(fā)泡； (4) 冷卻，得到孔隙率為40. 0%?75. 0%，平均孔徑為0. 1mm?2. 0mm的泡沫鎂基材料。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)在用MgC03或TiH2作為發(fā)泡劑時，發(fā)泡氣體通常是發(fā)泡劑直接分解產(chǎn)生 的氣體，而基體金屬不參與反應(yīng)。本發(fā)明利用高溫下（575°C以上）基體金屬Mg與CaC0 3發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體直接制備預(yù)制體發(fā)泡，首先將鎂粉、鋁粉和碳酸鈣粉混合均勻，然 后將混合粉末冷壓成塊并熱壓制成預(yù)制體，熱壓不僅能提高預(yù)制體的緊實度而且在熱壓過 程中壓塊發(fā)生合金化，降低了預(yù)制體的熔點，最后將預(yù)制體焙燒發(fā)泡及冷卻，制備出的泡沫 材料孔結(jié)構(gòu)均勻，孔隙率高，孔徑小。反應(yīng)式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種泡沫鎂基材料，其特征在于，主要由以下原料制成：粒徑為75?150 μ m、純度大 于99. 9%的鎂粉，粒徑為75?150 μ m的鋁粉以及粒徑為5 μ m、純度大于99. 5%的碳酸鈣 粉。
2. 權(quán)利要求1所述的泡沫鎂基材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 混粉：將摩爾比為1:1?9:1的鎂粉和鋁粉，鎂粉和鋁粉質(zhì)量之和2%?15%的碳 酸鈣粉混合均勻； (2) 壓塊：將混合粉末冷壓成塊，然后熱壓制成預(yù)制體； (3) 表面清理、焙燒發(fā)泡； (4) 冷卻，得到孔隙率為40. 0%?75. 0%，平均孔徑為0. 1mm?2. 0mm的泡沫鎂基材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的泡沫鎂基材料的制備方法，其特征在于，步驟（2)熱壓溫度為 200〇C ?450〇C，熱壓時間為 lOmin ?60min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的泡沫鎂基材料的制備方法，其特征在于，步驟（3)發(fā)泡溫度為 580〇C?720〇C，發(fā)泡時間為2min?lOmin。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的泡沫鎂基材料的制備方法，其特征在于，步驟（4)冷卻方式為 空冷或水冷。
【文檔編號】C22C1/08GK104046826SQ201410231349
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】楊東輝, 胡中蕓, 陳偉萍, 陳建清, 江靜華, 馬愛斌 申請人:河海大學(xué)