專利名稱：多元金屬孔化材料及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬材料技術(shù)領(lǐng)域，是一種多元金屬孔化材料及其制備工藝。
所謂金屬孔化就是把金屬材料泡沫化，從而改變?cè)饘俨牧系奈锢?、化學(xué)性能，為材料開辟新的用途，并節(jié)省原材料。九十年代初，國際上研制開發(fā)出單元素金屬孔化材料，例如，將鎳、鋰等純單元金屬孔化成型，該材料可作為電池極板，制作鎳氫電池和鋰電池。但是，其成本高且制備工藝復(fù)雜。該電池也沒有能廣泛替代鉛酸電池、鋅錳電池等。作為金屬孔化材料技術(shù)上也沒有實(shí)現(xiàn)多元金屬孔化成型。
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、工藝簡(jiǎn)單實(shí)用的多元金屬孔化材料及其制備工藝。
本發(fā)明提供的多元金屬孔化材料，選擇化學(xué)元素中過渡金屬作為配伍的基礎(chǔ)材料。過渡金屬元素很廣泛，例如Fe,Ni,Al,Ti,Ta,Mn,Li,Zn,Sn,……等等，選擇其中2種以上(包括2種)單質(zhì)金屬元素，在高溫高壓下將其熔化，制備孔化坯料。這里的所謂高溫是指達(dá)到所選單質(zhì)金屬元素的液化溫度，所謂高壓是指在2-10個(gè)大氣壓范圍。這里的制坯過程，一般包括通常的坯態(tài)滲流步驟、液態(tài)滲氫發(fā)泡步驟、固態(tài)顆粒在真空中的燒結(jié)步驟，以及常溫氮?dú)鉅t中的粉末冶金步驟以及激光輻射、真空濺射步驟等。
在常溫常壓下，選取醇類溶液，摻入Nb,Ti,Cr,Cr2O3,SiC,SiN4,Co,Zr,La稀土等部分金屬元素的粉末，調(diào)勻，涂覆在未成型的孔化坯料物上，使之滲入。
上述的孔化坯料物可以是方形體，也可以是柱形體。為了使之適合不同的實(shí)際需要，可將其切割成預(yù)先設(shè)計(jì)的形狀，即將孔化坯料物切割成型。然后，在反應(yīng)氣體保護(hù)下，對(duì)這些孔化型材，進(jìn)行激光輻射，使其表面形成多元金屬孔化薄膜，或者，在550-600℃高溫下，對(duì)孔化型材真空濺射鈦鈀或鋰鈀，通體實(shí)現(xiàn)多元金屬化合，形成多孔(泡沫)化的型材。這里的保護(hù)氣體可以為氬氣或氮?dú)獾?。本發(fā)明提出的這種材料的孔化率可達(dá)到95％。
對(duì)于上述的多元金屬孔化材料，選擇適合的基礎(chǔ)材料，進(jìn)行相關(guān)的工藝處理，可以得到適合于不同用途的多元金屬孔化材料
1．選擇過渡金屬中能與氫反應(yīng)的活躍金屬，如Fe,Ni,Al,Ti,La等作為基礎(chǔ)材料，再對(duì)多孔坯料進(jìn)行激光輻射或者真空濺射，形成多元素淺層的貯氫金屬膜。該多元金屬孔化材料可用作鎳氫電極的極板，以替代純鎳、純鋰材料制作高性能大容量電池系列產(chǎn)品，使用這種材料的電池，降低了產(chǎn)品成本，并能替代對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重污染的鉛酸電池產(chǎn)品。
2．選擇過渡金屬中Al,Mg,Zn,Sb等金屬元素作為基礎(chǔ)材料，經(jīng)混合熔化制備多孔坯料，再對(duì)經(jīng)過經(jīng)過激光輻射的型材進(jìn)行酸化處理和真空濺射，使多元金屬材料表面形成亞聲元素的復(fù)合金屬膜層。該多元金屬孔化材料可以用作消聲、吸音、防電磁波的新型建材。
3．再在(2)的基礎(chǔ)上進(jìn)行氧化處理，使多元金屬表層形成陶瓷膜層，這種孔化材料可以用于制造隔熱、阻燃的消防產(chǎn)品。
4．再在(3)的基礎(chǔ)上進(jìn)行微量元素的滲流處理，即將微量元素Fe,Mn,Ca,Ge,Se,La,Cl,Pr,Nd,Sm,B,C,N,K中的部分元素滲入型材，使之形成含有多元微量元素的孔化材料。該孔化材料可用于制作能重復(fù)使用的大棚作物無土栽培的基板，以及能種植食用菌類作物、名貴藥材的基板。
由上述多元金屬元素作為基礎(chǔ)原料，由上述工藝制備獲得的多元金屬孔化材料，制作工藝先進(jìn)，程序簡(jiǎn)單，材料的性能優(yōu)良，可節(jié)省大量原材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。
在本發(fā)明的上述制備工藝步驟中，根據(jù)選用的基礎(chǔ)元素及其相關(guān)理化性能的要求，對(duì)有關(guān)過程進(jìn)行必要的控制，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)。
1．在多元金屬熔化制坯和激光輻射過程中，可通過熱動(dòng)態(tài)算法，控制成孔熔化制坯的鑄模表層的各元素化學(xué)能量積聚的熱導(dǎo)平衡關(guān)系。圖1為成孔涂層表面反應(yīng)前后的加熱曲線，給出了加熱溫度與加熱深度在受激光輻射反應(yīng)由多元金屬制坯鑄模成孔熔化表面的熱能動(dòng)態(tài)算法。闡明了多元金屬元素的密度ρ:[kg/m3]與成孔坯狀時(shí)物體的容積V:[m3]熱能積分方程，考慮到多元金屬共熔時(shí)態(tài)的比熱C:[J/kg℃]、多元金屬的混合熱量Q:[J]和成孔熔化表層的溫度θ:[℃]，有如下關(guān)系∫ρVCdθ=QL-Qε-QQ-Qλ+QR等式左邊的積分描述了受激光束影響多元金屬容積的熱容內(nèi)能，等式右邊的不同能量對(duì)容積產(chǎn)生熱動(dòng)態(tài)影響。能量由通過放熱處理的熱能量和化學(xué)能量?jī)纱蟛拷M成，它們?cè)诩す馐幚磉^程中和熔化過程中相融合。熱能量由激光能量QL和來自激光能量反射的能量損失、溫度輻射Qε以及由于對(duì)流QQ和熱導(dǎo)Qλ的損失部分組成?；瘜W(xué)能量QR如同激光能量一樣進(jìn)入，有利于熱平衡。并因此促進(jìn)成孔熔化過程，使受激光輻射后的多元金屬的受激原子周圍的不同種類的電子在散射中的影響趨向相同，且原子的芯能級(jí)吸收能量后被激發(fā)，經(jīng)過俄歇(Auger)退激發(fā)過程發(fā)射出的Auger電子波在傳播過程中被周圍的電子散射而吸收，由此形成熱平衡狀態(tài)，達(dá)到成孔熔化過程完成。
2．多元金屬經(jīng)過熱能動(dòng)態(tài)平衡以后，本發(fā)明還通過多元金屬的熔化算法，控制熔化速度，以達(dá)到多元金屬成孔中脫坯分離。熔化反應(yīng)算法一般由下式給出
式中H°mR[千克/克分子]是標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱含量，C[J/kg℃]是金屬比熱。說明熔化反應(yīng)過程中材料損失的熱含量，是由于多層孔化金屬表面被激光輻射時(shí)，表面涂覆的金屬粉末層離子濺射現(xiàn)象出現(xiàn)所致。考慮到濺射是由激光強(qiáng)度引起的，所以控制的熔化速度從非反應(yīng)熔化的200±20mm/分鐘，逐步提高到500±50mm/分鐘，以達(dá)到反應(yīng)熔化，從而能確保反應(yīng)速度與激光熔化速度完全一致，不易產(chǎn)生濺射。圖2給出了某二元金屬粉末熔融時(shí)間表面溫度關(guān)系，它取決于金屬表面溫度T[℃]與雙元素金屬反應(yīng)時(shí)間V[CM/S]。圖2中給出了二元金屬最佳的熔化(融)曲線，說明在反應(yīng)熔化時(shí)反應(yīng)速度是決定孔化成型工藝的一個(gè)基本要素。
控制多元金屬熔化反應(yīng)速度取決于溫度的控制，當(dāng)溫度高到一定程度時(shí)，所增原子的邊緣擴(kuò)散速率大于表面擴(kuò)散，出現(xiàn)緊密島的結(jié)構(gòu)。這個(gè)緊密島是通過俘獲多元金屬表面上二元金屬粉末擴(kuò)散的單個(gè)增原子而長(zhǎng)大的。由于原子團(tuán)簇的遷移率作用，達(dá)到二元金屬趨于最佳的熔融狀態(tài)，完成脫坯分離。
3．本發(fā)明還通過熔化傳導(dǎo)算法，控制多元金屬成孔過程中孔徑大小與成孔形狀。圖3給出了某二元金屬熔融時(shí)光譜的吸收率與光束波長(zhǎng)入射角度關(guān)系曲線。金屬熔融時(shí)熱傳導(dǎo)算法為ρC∂θ∂Z2+φe]]>式中ρ:[kg/m3]表示多元金屬密度，C:[J/kg℃]多元金屬比熱，θ:[℃]溫度，λ:[W/MK]熱導(dǎo)率，Z:[m]長(zhǎng)度，φe:[W/m3]與金屬容積有關(guān)的膨脹強(qiáng)度。當(dāng)多元金屬成孔熔化的反應(yīng)時(shí)間與激光輻射時(shí)間等同時(shí)，孔化成型表層深度0.55mm的涂覆層熔化溫度達(dá)到1500℃才能成型。當(dāng)多元金屬成孔熔化的反應(yīng)時(shí)間與激光輻射時(shí)間不一致時(shí)，不易達(dá)到孔化成型表層深度指標(biāo)和涂覆層的熔化溫度，就會(huì)出現(xiàn)表層粉化，在應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生脫離本體或者完全脫落，不能達(dá)到孔化成型光潔度和牢固度。
多元金屬熔融化合的溫度分布則是以一維傅里葉不穩(wěn)定方程式獲得多元金屬熱物理過程的熱傳導(dǎo)。
在加熱過程中，將會(huì)把熱量傳遞到基材的內(nèi)核，為了判斷多元金屬成孔熔化涂覆層和基材的熱作用影響的單量度不穩(wěn)定的傅里葉導(dǎo)熱關(guān)系，可通過一個(gè)差分算法來近似地微分得到各元素金屬孔化熔融基準(zhǔn)點(diǎn)在時(shí)間K上的溫度分布情況。
例如，取Ti和Si二元金屬，觀察其在激光輻射下對(duì)基材(Ni:12.06、Mn:0.16、Co:0.08、Mg:16.95、Al:70.85)多元金屬的影響，發(fā)現(xiàn)腫脹現(xiàn)象產(chǎn)生的空隙深度和密度與光譜的吸收率和光束波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)角度控制成孔的深度；光譜控制成孔的密度，而輻射的時(shí)間增加會(huì)使成孔的空隙密度減少，但成孔直徑就會(huì)增大。當(dāng)二元金屬比例占多元金屬基材20％以上時(shí)，成孔趨向均勻，形狀一致。
4．本發(fā)明還通過多元金屬熔化成孔差分算法控制金屬熔化成孔時(shí)的耦合熱焓。從圖4雙元金屬孔化表面耦合曲線對(duì)比可知，雙元金屬孔化表面耦合深度[μm]與耦合率[％]有關(guān)，并取決于激光波長(zhǎng)。圖中給出A、B二種金屬在1.06μm與10.06μm深度時(shí)的耦臺(tái)關(guān)系。多元金屬成孔熔化時(shí)耦合關(guān)系的差分算法如下θn,k+1=2αΔtΔZ2(θ2+1,k+θn-1,k2-θn,k)+θn,k+1ρcφ2Δt]]>(式中各符號(hào)定義前幾個(gè)算法已列舉)，上式導(dǎo)出傅里葉單量度導(dǎo)熱方程，從多元金屬成孔熔化差分算法可知，在各元素金屬孔化熔融基準(zhǔn)點(diǎn)n-1,n和n+1,n上時(shí)間k處的溫度分布中，得到新的時(shí)間k+1的滯時(shí)溫度，且將在整個(gè)多元金屬成孔熔化溫度分布中，計(jì)算出最大溫度的包絡(luò)線和時(shí)間K上某點(diǎn)t=tL時(shí)的最大的已耦合的熱焓(圖1所示3:0,3與3:0,6就是tL)。
例如取Co與Mn作為雙元金屬,孔化時(shí)在基材表面熔融后能夠應(yīng)用在電池極板制造上，因?yàn)闃O板表面的Co與Mn在耦合的熱焓作用下，可以達(dá)到貯氫催化功能，從而使陰極中的氫氣向陽極轉(zhuǎn)移，來不及轉(zhuǎn)移的氫在升溫的過程中溢出。所以，極板孔化率越高，氫的接觸面越多，越可以貯氫，且孔化率越高越不易發(fā)熱，從而達(dá)到高能放電和快速充電。
5．本發(fā)明中，多元金屬孔化冷卻成型關(guān)鍵，是通過熔點(diǎn)與密度的轉(zhuǎn)換系數(shù)和熱導(dǎo)調(diào)制頻率歸一化處理，進(jìn)行多元金屬成孔淬火，達(dá)到成孔材料所需的熱負(fù)荷特性。
當(dāng)冷卻時(shí)間長(zhǎng)與溫度遞降慢時(shí)，就會(huì)有多元金屬孔化質(zhì)材的退火現(xiàn)象出現(xiàn)，使熱負(fù)荷特性欠佳，或者就會(huì)失去其熱負(fù)荷特性，在應(yīng)用中喪失材質(zhì)必要的硬變和晶格排列形式。
因?yàn)樵诜磻?yīng)過程中，各自基準(zhǔn)點(diǎn)的涂層溫度在激光輻射的作用后仍舊存在較高的原始溫度。由于多元金屬成孔熔化表層的熱動(dòng)態(tài)能量可以快速擴(kuò)散到基材內(nèi)核中，而基材本體沒有受到激光輻射作用的化學(xué)變化，僅是溫度的熱傳遞且溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于表層，在這整個(gè)冷卻過程中所有能量是瞬間變化的，然而有淬火現(xiàn)象發(fā)生機(jī)率的金屬材質(zhì)物理特性自然形成多元金屬孔化成型的表面硬度(馬氏體時(shí)效硬化)大于基材內(nèi)核的硬度。
在非反應(yīng)到反應(yīng)過程的溫度包絡(luò)線由圖5歸一化表示的熱球面溫度周期性變化的曲線給出，其中闡明了熱波滲入深度(r-w)/w與隨時(shí)間變化的溫度場(chǎng)T(r,t)關(guān)系。因此，在基材中會(huì)出現(xiàn)較低的溫度，使得那里的熱負(fù)荷分布較低。在時(shí)間tL時(shí)的溫度分布中，對(duì)于非反應(yīng)過程受激光輻射的容積最大熱焓為48.06J；而在強(qiáng)度相同的激光輻射下的反應(yīng)過程的容積最大熱焓為40.05J；而多元金屬成孔熔化時(shí)的各元素化學(xué)反應(yīng)只會(huì)在涂覆層產(chǎn)生熱焓，數(shù)量為19.72J。
因此，算法在實(shí)踐中驗(yàn)證得知多元金屬反應(yīng)過程控制僅有50％的能量是由化學(xué)反應(yīng)供給熔化過程。從上述熱焓的分析情況可見，化學(xué)反應(yīng)的能量值是隨著非反應(yīng)到反應(yīng)的熱負(fù)荷分布情況而變化。
所以，多元金屬孔化成型時(shí)的冷卻情況，由于固/液相界的馬朗戈尼效應(yīng)在多元金屬成孔時(shí)淬火的熱負(fù)荷特征所體現(xiàn)。
多元金屬孔化熱導(dǎo)調(diào)制頻率與歸一化轉(zhuǎn)換系數(shù)關(guān)系由圖6所示，圖中給出了多元金屬Al、Cu、Ni、Ti、Fe在調(diào)制頻率
與轉(zhuǎn)換系數(shù)[K/kmax]的熱導(dǎo)歸一化曲線。多元金屬歸一化轉(zhuǎn)換系數(shù)與熱導(dǎo)調(diào)制頻率的算法，由熱導(dǎo)函數(shù)Fr、變化的溫度T、調(diào)制反射系數(shù)R(t)、調(diào)制頻率Ω表示轉(zhuǎn)換系數(shù)K=1R∂R∂T·FT(Ω);Ω=100KHZ]]>而熱量滲入深度LT=2kΩ·Λ=2πlT]]>式中轉(zhuǎn)換系數(shù)K和熱量波長(zhǎng)∧、調(diào)制頻率Ω之間關(guān)系給出了變化的溫度T(r,t)和金屬粉未半球W的半徑r。由圖5給出了歸一化熱球面波的情況，而圖6是印證圖5歸一化轉(zhuǎn)換的各元素在孔化熱導(dǎo)場(chǎng)中的角色本質(zhì)。這些金屬元素是制定多元金屬孔化成型基材之一，通過合理選擇與配伍以及利用各熱能算法可以生產(chǎn)出各種特性的孔化(泡沫化)金屬新材料。


圖1成孔涂層表面反應(yīng)前后的加熱曲線，其中圖1(a)為非反應(yīng)過程的加熱曲線，圖1(b)為反應(yīng)過程的加熱曲線。
圖2二元金屬粉未熔融時(shí)表面溫度關(guān)系。
圖3二元金屬熔融時(shí)各自對(duì)光譜的吸收率與光束波長(zhǎng)入射角度關(guān)系曲線，其中圖3(a)為A元素金屬的關(guān)系曲線，圖3(b)為B元素金屬的關(guān)系曲線。
圖4雙元金屬孔化表面耦合曲線對(duì)比表。
圖5歸一化表示的熱球面波溫度周期性變化曲線圖6多元金屬孔化熱導(dǎo)調(diào)制頻率與歸一化轉(zhuǎn)換系數(shù)關(guān)系。
實(shí)施例(1)制造貯氫性能好的NiMH鎳氫電池極板。金屬元素及配伍選擇如下Ni:12.06,Mn:0.16,Co:0.08,Mg:16.95,Al:70.85，比用純鎳降低用材約88％，先提取貯氫催化元素Mn,Co融熔到基板中，再在多孔基板表層采用真空濺射離子方法將Ni或Li涂覆。工藝過程中的粉末冶金手段也是建立在六個(gè)算法的基礎(chǔ)上，并且在真空狀態(tài)先將稀土(富鑭配方La55％,Ce20％,Pr8％,Nd12％,Sm5％，或采取富鈰配方Ce50％,La25％,Pr8％,Nd14％,Sm3％)放入，在反應(yīng)氣體氮?dú)饣驓鍤獾沫h(huán)境中加熱到1500℃熔煉后，再在1050℃以下退火，且取出粉碎成小于8μm的粉末即成陰極材料或陽極的孔化空隙中填充物。
(2)制造消聲吸音、防電磁波的新型建材。其配伍元素的比例有多種方式，本例中采用①Al70.85％,Mg16.95％,Sil1.8％,Ti0.4％；或采用②Al70％,Mgl1.2％，Zn15％,Mn1.2％,Ti2.6％，達(dá)到基材質(zhì)輕、耐蝕。亞聲、消聲吸音原理有二點(diǎn)，首先是基材中有亞聲元素，其次多孔基材能將聲波在孔中多次反射再折出成反相的聲波與原聲波相混疊后達(dá)到消聲效果，多孔且有吸附聲音的功能?？刂瞥煽讖降拇笮∨c消聲吸音的頻率(聲波長(zhǎng))有關(guān)。
(3)制造消防產(chǎn)品，最重要地是隔熱與阻燃。一般火災(zāi)中甲級(jí)防火要求是耐火1200℃以上達(dá)1.2小時(shí)，所以選擇配伍元素的比例有①Al70％,Mn15％,Ti8％,B2％,Si5％，或采用②Al80％,Si10％,Mn8％,Ti2％制成多孔的基材，再在機(jī)械加工成型后的板材表面，在真空爐中涂覆氮化鈦或氧化鋁，使板材表面形成耐溫薄膜層，而多孔狀態(tài)是最佳的散熱結(jié)構(gòu)。
(4)制造大棚無土裁培的基板。在上述各種配方制造的成型基板上采用真空涂覆的方法，在基板表層滲入B、C、N、K等微量元素供植物吸收，該基板具有易吸水份又通氣的特性，適合于鐵皮石斛類氣生植物，菇類菌的生長(zhǎng)條件。
權(quán)利要求
1．一種多元金屬孔化材料，其特征在于以過渡金屬中2種以上單質(zhì)金屬元素為基礎(chǔ)材料，通過下述工藝步驟制備獲得(1)在單質(zhì)金屬元素液化溫度和2-10個(gè)大氣壓的條件下將基礎(chǔ)材料熔化，制成孔化坯料物；(2)把Nb,Ti,Cr,Cr2O3,SiC,SiN4,Zr,La稀土中部分金屬元素粉未溶入醇類溶液，然后將其涂覆在孔化坯料物上，使之滲入；(3)將坯料物切割成型材；(4)在反應(yīng)氣體保護(hù)下，對(duì)型材進(jìn)行激光輻射，使其表面成孔化簿膜，或者在550-600℃高溫下，對(duì)型材真空濺射鈦鈀或鋰鈀，實(shí)現(xiàn)多元金屬化合。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的多元金屬孔化材料，其特征在于基礎(chǔ)材料采用能與氫反應(yīng)的活躍金屬；Fe,Ni,Al,Ti,La等，再對(duì)多孔坯料進(jìn)行激光輻射或真空濺射，形成有多元素淺層貯氫金屬膜。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的多元金屬孔化材料，其特征在于基礎(chǔ)材料采用Al,Mg,Zn,Sb等金屬元素，再對(duì)經(jīng)過激光輻射的型材進(jìn)行酸化處理和真空濺射，使多元金屬材料表面形成有亞聲元素復(fù)合金屬膜層。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的多元金屬孔化材料，其特征在于再進(jìn)行氧化處理，使多元金屬表層形成有陶瓷膜層。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的多元金屬孔化材料，其特征在于再進(jìn)行微量元素滲流處理，將微量元素Fe,Mn,Ca,Ge,Se,La,Cl,Pr,Nd,Sm,B,C,N,K中的部分元素滲入型材，形成含有多元微量元素的孔化材料。
6．一種多元金屬孔化材料制備工藝，采用化學(xué)元素中的過渡金屬中2種以上的單質(zhì)金屬元素作為基礎(chǔ)材料，其特征在于-在基礎(chǔ)材料汽化溫度條件及2-10大氣壓下將金屬元素熔化，制成孔化坯料；-把Nb,Ti,Cr,Cr2O3,SiC,SiN4,Co,Zr,La稀土中部分金屬元素粉未溶入醇類溶液，然后將其涂覆在孔化坯料物上，使之滲入；-將坯料物切割成型材；-在反應(yīng)氣體保護(hù)下，對(duì)型材進(jìn)行激光輻射，使其表面形成孔化薄膜，或者對(duì)型材在550-600℃高溫下真空濺射鈦鈀或鋰鈀，實(shí)現(xiàn)多元金屬化合。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的多元金屬孔化材料制備工藝，其特征在于基礎(chǔ)材料采用能與氫反應(yīng)的活躍金屬Fe,Ni,Al,Ti,La等，再對(duì)多孔坯料進(jìn)行激光輻射或真空濺射，形成多元素淺層貯氫金屬膜。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的多元金屬孔化材料制備工藝，其特征在于基礎(chǔ)材料采用Al,Mg,Zn,Sb等金屬元素，對(duì)于經(jīng)過激光輻射的型材進(jìn)行酸化處理和真空濺射，使表面形成亞聲元素復(fù)合金屬膜層。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的多元金屬孔化材料制備工藝，共特征在于再進(jìn)行氧化處理，使多元金屬表層形成陶瓷膜層。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的多元金屬孔化材料，其特征在于對(duì)型材再進(jìn)行滲流處理，將微量元素Fe,Mn,Ca,Ge,Se,La,Cl,Pr,Nd,Sm,B,C,N,K中的部分元素滲入型材，使之形成含有多元微量元素的孔化材料。
11．根據(jù)權(quán)利要求6-10所述的多元金屬孔化材料制備工藝，其特征在于在多元金屬熔化和激光輻射時(shí)，通過熱能動(dòng)態(tài)算法，控制成孔熔化制坯鑄模表層的各元素化學(xué)能量積聚的熱導(dǎo)平衡關(guān)系。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的多元金屬孔化材料制備工藝，其特征在于通過多元金屬熔化反應(yīng)算法控制熔化反應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)脫坯分離。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的多元金屬孔化材料制備工藝，其特征在熔化反應(yīng)速度從非熔化的200±20mm/分鐘，提高到500±50mm/分鐘。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的多元金屬孔化材料制備工藝，其特征在于通過熔化傳導(dǎo)算法，控制多元金屬成孔的孔徑大小和成孔形狀。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的多元金屬孔化材料的制備工藝，其特征在于通過多元金屬熔化成孔的差分算法控制金屬熔化成孔的耦合熱焓。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的多元金屬孔化材料的制備工藝，其特征在于通過對(duì)熔點(diǎn)和密度轉(zhuǎn)換系數(shù)及熱導(dǎo)調(diào)制頻率的歸一化處理，實(shí)現(xiàn)多元金屬成孔淬火，以達(dá)到成孔材料所需的熱負(fù)荷特性。
全文摘要
本發(fā)明屬材料技術(shù)領(lǐng)域,是一種多元金屬孔化材料及其制備工藝。該材料以過渡金屬中2種以上金屬元素為基礎(chǔ)材料,在高溫高壓下熔化制成坯料,滲入有關(guān)金屬元素粉末,在反應(yīng)氣體保護(hù)下進(jìn)行激光輻射或真空濺射,形成孔化材料,其孔化率可達(dá)95%。本發(fā)明選擇合適的基礎(chǔ)材料和相應(yīng)工藝,可獲得各種不同功能的孔化材料,例如,用于制作鎳氫電池極板的材料,消聲吸音、防電磁波的建筑材料;隔熱、阻燃的消防材料,無土作物栽培的基板材料等。本發(fā)明提出材料性能優(yōu)良、質(zhì)量穩(wěn)定,工藝簡(jiǎn)單,具有廣泛應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H01M4/26GK1223305SQ9812630
公開日1999年7月21日 申請(qǐng)日期1998年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月30日
發(fā)明者俞月明 申請(qǐng)人:俞月明