本發明專利技術涉及一種梯度多孔金屬材料及其制備方法和應用，屬于多孔金屬材料技術領域，解決了現有的多孔金屬材料的制備效率不高，孔徑分布狀態難以調控，吸聲頻段較窄的問題。制備方法包括：依照不同結構層的需求將空心微珠與粘結劑混煉，得到不同規格的混合料；將不同規格的混合料分別填充進模具的不同的內腔中；進行粘結劑的脫脂及可移動擋板的分解；將基體合金熔化，注入模具中，直到熔體在模具中沒過整個坯體；冷卻后脫模，得到梯度多孔金屬材料。本發明專利技術的制備方法得到的梯度多孔金屬材料吸聲性能佳，降低了材料開裂概率。
1、多孔材料具有比表面積大、質輕、強化傳熱傳質等特點，在航空航天、能源、機械等方面具有極大的應用潛力。例如，多孔材料能夠用于吸聲領域。多孔材料內部存在大量微孔或間隙，孔隙細小且在材料內部分布均勻，多孔材料的吸聲機理是通過材料內部的空氣粘滯、氣流摩擦、熱交換等達到吸聲功能，由于高頻聲波可使孔隙中的空氣質點振動加快，空氣與孔壁的熱交換也加快，使得多孔材料具有良好的高頻吸聲性能。
2、目前，傳統多孔材料的結構較為單一，較窄的吸聲頻段有可能會限制其使用場景，梯度多孔材料內部具有不同結構的空隙分布，在強化吸聲性能的基礎上拓寬其吸聲頻段。目前的梯度多孔材料的制備工藝路徑的研究不多，d.print采用粉末濕法噴涂技術，在基體的外壁或內壁噴涂粉末粒度依次減小的多層粉末，噴涂結束后采用特殊的燒結技術，控制不同粒度的粉末進行不同程度的燒結收縮，使涂層的孔隙率沿垂直于基體梯度分布。但是這種制備工藝由于受涂層制備速度影響效率極低，不適于批量化的工業制備，而且不同涂層間的強度受燒結制度的影響極大，燒結工藝需采用分步分階段處理，工藝復雜。frank采用漿料浸漬工藝，將梯度多孔結構的海綿有機體置于模具中，再調配粉末漿料來浸漬海綿成形坯體，經高溫燒結將海綿有機體分解，得到梯度多孔材料。這種工藝成形的材料受海綿體影響極大，而且粉末漿料制備及浸漬的過程極易出現粉末的分層，造成最終成形多孔材料的孔徑分布不受控制。綜上，制備吸聲效果好的多孔材料仍具挑戰性。
/>技術實現思路
1、鑒于上述的分析，本專利技術旨在提供一種梯度多孔金屬材料及其制備方法和應用，用于解決以下技術問題之一：(1)現有的多孔金屬材料的制備效率不高；2)現有的多孔金屬材料的孔徑分布狀態難以調控；(3)現有的多孔金屬材料的吸聲頻段較窄。
2、本專利技術的目的主要是通過以下技術方案實現的：
3、本專利技術提供了一種梯度多孔金屬材料的制備方法，包括：
4、步驟1、依照不同結構層的需求將空心微珠與粘結劑混煉，得到不同規格的混合料；
5、步驟2、將不同規格的混合料分別填充進模具的不同的內腔中；不同的內腔由可移動擋板分隔形成；
6、步驟3、進行粘結劑的脫脂及可移動擋板的分解，成形出空心微珠構成的坯體；
7、步驟4、將基體合金熔化，注入模具中，直到熔體在模具中沒過整個坯體；冷卻后脫模，得到梯度多孔金屬材料。
8、進一步的，步驟1中，可移動擋板由石蠟壓制而成。
9、進一步的，步驟1中，粘結劑為石蠟基粘結劑。
10、進一步的，步驟1中，以質量百分比計，粘結劑包含3.5％～8.5％的高密聚乙烯，0.5％～1.5％的硬脂酸，0.5％～1.5％的基體合金粉末，余量為石蠟。
11、進一步的，步驟2中，不同規格的混合料向模具中的填充同時進行。
12、進一步的，步驟3中，粘結劑的脫脂及可移動擋板的分解包括：先進行溶劑脫脂脫除粘結劑和可移動擋板得到脫脂坯，再對脫脂坯采用熱脫脂進行粘結劑的脫脂及可移動擋板的分解。
13、進一步的，步驟4中，熔化溫度750～950℃，保溫時間為0.5～2h。
14、另一方面，本專利技術還提供了一種梯度多孔金屬材料，梯度多孔金屬材料包括多層結構層，每層結構層均為多孔材料，每層結構層的多孔材料的孔隙結構不同；梯度多孔金屬材料的每層結構層的制備原料均包括空心微珠和粘結劑，粘結劑中包含少量基體合金。
15、進一步的，梯度多孔金屬材料的不同結構層的制備原料的質量比不同。
16、本專利技術還提供了一種吸聲材料，吸聲材料采用上述梯度多孔金屬材料。
17、與現有技術相比，本專利技術至少可實現如下有益效果之一：
18、(1)本專利技術的梯度多孔金屬材料的制備方法中通過采用具有可移動擋板的模具，模具包括多個內腔，可以根據需求預先進行材料孔隙的排布，再利用金屬熔體的澆注進行材料骨架的成形，保證最終成形的多孔材料孔隙結構的精準可調，既簡化了制備流程、提高了材料的制備效率，又能精確靈活控制材料孔隙結構的分布，能夠制備不同孔隙結構排布的多層多孔材料，進而實現材料吸聲效果的最大化，制備出具備優良吸聲效果的梯度多孔金屬材料。
19、(2)本專利技術的梯度多孔金屬材料的制備方法中可移動擋板的材質與粘接劑的材質相同，保證其可以在脫脂過程中和粘結劑一起脫除，減少梯度多孔金屬材料的雜質含量。
20、(3)本專利技術的梯度多孔金屬材料的制備方法中采用空心微珠和粘結劑混合，粘結劑選擇可在高溫分解的包含適量基體合金粉末的石蠟基粘結劑，粘結劑作為空心微珠及基體合金流動填充的載體，基體合金作為粘結劑脫除后對空心微珠起支撐和粘接作用的原料；本專利技術的制備方法降低了材料開裂的概率，保證得到質量合格的梯度多孔金屬材料。
21、(4)本專利技術的制備方法工藝簡單，效率高，適合工業大規模生產。
22、(5)本專利技術的梯度多孔金屬材料包括多層結構層，每層結構層均為多孔材料，每層結構層的多孔材料的孔隙結構不同；用做吸聲材料時，吸聲頻段寬，吸聲性能佳；本專利技術的梯度多孔金屬材料的制備原料包括空心微珠和粘結劑，粘結劑中包含少量基體合金，粘結劑作為空心微珠及基體合金流動填充的載體，基體合金作為脫脂后對空心微珠起支撐和粘接作用的原料；本專利技術的梯度多孔金屬材料的制備原料降低了材料開裂的概率。
23、(6)本專利技術的梯度多孔金屬材料包括多層結構層，每層結構層均為多孔材料，每層結構層的多孔材料的孔隙結構不同；通過精確控制結構層的數量和各結構層的孔隙率和孔徑尺寸，將其用做吸聲材料時，吸聲頻段寬，吸聲性能佳。
24、本專利技術中，上述各技術方案之間還可以相互組合，以實現更多的優選組合方案。本專利技術的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分優點可從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本專利技術而了解。本專利技術的目的和其他優點可通過說明書實施例以及附圖中指出的內容中來實現和獲得。
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【技術保護點】
1.一種梯度多孔金屬材料的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，可移動擋板(2)由石蠟壓制而成。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，粘結劑為石蠟基粘結劑。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，以質量百分比計，粘結劑包含3.5％～8.5％的高密聚乙烯，0.5％～1.5％的硬脂酸，0.5％～1.5％的基體合金粉末，余量為石蠟。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，不同規格的混合料向模具中的填充同時進行。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，粘結劑的脫脂及可移動擋板的分解包括：先進行溶劑脫脂脫除粘結劑和可移動擋板得到脫脂坯，再對脫脂坯采用熱脫脂進行粘結劑的脫脂及可移動擋板的分解。
7.根據權利要求1至6任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟4中，熔化溫度750～950℃，保溫時間為0.5～2h。
8.一種梯度多孔金屬材料，其特征在于，所述梯度多孔金屬材料采用權利要求1至7任一項所述的制備方法制備得到，所述梯度多孔金屬材料包括多層結構層，每層結構層均為多孔材料，每層結構層的多孔材料的孔隙結構不同；梯度多孔金屬材料的每層結構層的制備原料均包括空心微珠和粘結劑，粘結劑中包含基體合金。
9.根據權利要求8所述的梯度多孔金屬材料，其特征在于，所述梯度多孔金屬材料的不同結構層的制備原料的質量比不同。
10.一種吸聲材料，其特征在于，所述吸聲材料采用權利要求1至7任一項所述的制備方法制備得到的梯度多孔金屬材料或者權利要求1或2所述的梯度多孔金屬材料。
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【技術特征摘要】
1.一種梯度多孔金屬材料的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，可移動擋板(2)由石蠟壓制而成。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，粘結劑為石蠟基粘結劑。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，以質量百分比計，粘結劑包含3.5％～8.5％的高密聚乙烯，0.5％～1.5％的硬脂酸，0.5％～1.5％的基體合金粉末，余量為石蠟。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，不同規格的混合料向模具中的填充同時進行。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，粘結劑的脫脂及可移動擋板的分解包括：先進行溶劑脫脂脫除粘結劑和可移動擋板得到脫脂坯，再對脫脂坯采用熱脫脂進...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孟慶宇，高輝，季朦，
申請(專利權)人：北京機械設備研究所，
類型：發明
國別省市：
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