本发明涉及金属材料这一技术领域，特别涉及到多孔泡沫生物质复合金属材料的制备方法。
背景技术：
多孔泡沫金属是近几十年发展起来的一种功能材料,对其概念或分类学术界不尽统一,但基本上有如下定义方式:多孔泡沫金属是一种金属基体中含有一定数量、一定尺寸孔径、一定孔隙率的金属材料。概括起来,主要有如下分类方式:(1)按孔径和孔隙率的大小分为两类:多孔金属和泡沫金属。孔径小于013mm,孔隙率在45％～90％的,称为多孔金属(porousmetal)；而孔径在015～6mm,孔隙率大于90％的,称为泡沫金属(foammetal)；(2)按孔的形状特征进行分类:具有通孔结构的称为多孔金属,具有闭孔结构的称为胞状金属。但用得最多的是多孔金属和泡沫金属,且多数作者都将两者视为等同的概念。目前更为合适的名称为多孔泡沫金属。多孔泡沫金属材料实际上是金属与气体的复合材料,正是由于这种特殊的结构,使之既有金属的特性又有气泡特性,综合表现为能量吸收性(如吸音、减震等)、渗透性、阻燃耐热性、轻质等,故一直被期望用于建筑材料、吸音材料、减震材料、过滤器材料、电池电极材料等方面.如果在气孔结构的工艺控制、短流程连续化工业生产等关键性技术方面取得突破,多孔泡沫金属材料将为金属材料及其它相关领域带来革命性进展。
从目前发展现状来看,多孔泡沫金属材料尽管在一些部门得到了应用,但只局限在部分性能的应用方面,而大部分的优良性能仍然没有开发出来。另外许多开发利用仅仅局限在实验室范围内,还没有完全达到工业应用的需求,要在大量的生产实际中广为应用,还需要进一步的深入研究与开发。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供多孔泡沫生物质复合金属材料的制备方法，该工艺通过加入壳聚糖、海藻糖、丝瓜络粉碎物等生物质对不锈钢合金的性能进行优化，利用发泡剂对混炼的合金进行多孔化泡沫处理，然后再利用由单宁酸、硼酸钠、磷酸氢二钠、碳酸氢钠、聚乙二醇、二硫苏糖醇制得的基质处理剂对高温煅烧的复合金属材料进行活化，应用高温煅烧、螺杆挤压、处理改性、高温高压反应、浸泡脱模、化学沉降富集、静置钝化、车床加工等一系列操作后得到复合金属材料。制备而成的多孔泡沫生物质复合金属材料，其缓冲减震效果好、渗透性高、导热系数低、散热性能好，具有较好的应用前景。同时还公开了由该制备方法制得的多孔泡沫生物质复合金属材料在气化处理器、精密仪器减震器中的应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
多孔泡沫生物质复合金属材料的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将不锈钢合金10-12份、氧化镁3-6份、环磷酰胺1-3份、烟酰胺腺嘌呤双核苷酸磷酸盐2-4份、4-氨基丁酸3-5份、4-乙酰氨基水杨酸1-2份、增稠剂1-2份，混合均匀后加入到高温烧结炉中，加热至800-850℃，保温3h,然后自然降温至300℃，加入壳聚糖4-8份、海藻糖1-4份、丝瓜络粉碎物2-3份、发泡剂1-2份，反应2小时，然后自然降温至120℃备用，得到基质材料；
(2)将单宁酸1-3份、硼酸钠2-4份、磷酸氢二钠1-3份、碳酸氢钠2-4份、聚乙二醇1-3份依次加入1l16％的柠檬酸钠溶液中，搅拌15分钟，搅拌速度为150-200转/分钟，然后冰浴静置2h,加入5％的二硫苏糖醇溶液50-100ml,搅拌均匀后，室温放置1h，得到基质处理剂；
(3)将步骤(1)得到的基质材料注入双螺杆挤出机将基质材料挤出，压制成合适的铸件形状，螺杆温度210℃，螺杆转速1000转/分钟；
(4)将步骤(3)得到的基质材料铸件浸泡到步骤(2)的基质处理剂中进行改性处理，室温过夜放置；
(5)将步骤(4)的处理过的基质铸件放入马弗炉中加压煅烧，加热温度至980-1000℃，加强为20mpa,反应时间4-5h,然后自然降温至350℃，压强自然降至与外界平衡，向煅烧的模胚上喷洒葡萄糖-磷酸氢二钾混合液，保温30min,然后自然冷却至室温；
(6)将步骤(5)煅烧后的铸件模具浸泡在浓度为35％的脱模处理液中，室温浸泡2-4h，得到基质模胚；
(7)将步骤(6)的基质模胚放入化学沉降池中进行金属表层富集反应，反应时间24-36h；
(8)将步骤(7)的模胚取出后用去离子水反复洗涤3遍，然后在惰性气体保温箱静置钝化，反应温度为65-70℃，钝化时间为10-12h；
(9)将步骤(8)得到的金属材料成品，按照需要的尺寸和形状在专业的车床上加工制成成品即可。
优选地，所述步骤(1)中的增稠剂选自钙粉、碳化硅、氧化铝、铝粉中的一种或几种。
优选地，所述步骤(1)中的发泡剂选自氧化钙、氢化钛、硫酸镁、硬脂酸钙中的一种或几种。
优选地，所述步骤(5)中葡萄糖-磷酸氢二钾混合液的混合比例为7:9,溶于15l去离子水中。
优选地，所述步骤(6)中脱模处理液组成为硬质酸钠2-8份、月硅酸钙2-5份、硅油1-5份、石蜡3-7份、凡士林3-6份、滑石粉1-2份、蒸馏水50份。
优选地，所述步骤(7)中化学沉降反应液的配方为磷酸三钠3-5份、硼砂1-2份、硫酸镁3-7份、硝酸铜2-5份、甘油磷酸酯2-3份、二氧二甲基嘌呤1-4份、磺胺二甲基嘧啶1-4份、蒸馏水100份。
优选地，所述步骤(8)中惰性气体为氩气。
本发明还提供了由上述制备方法得到的多孔泡沫生物质复合金属材料在气化处理器、精密仪器减震器中的应用。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
(1)本发明的多孔泡沫生物质复合金属材料的制备方法及其应用通过加入壳聚糖、海藻糖、丝瓜络粉碎物等生物质对不锈钢合金的性能进行优化，利用发泡剂对混炼的合金进行多孔化泡沫处理，然后再利用由单宁酸、硼酸钠、磷酸氢二钠、碳酸氢钠、聚乙二醇、二硫苏糖醇制得的基质处理剂对高温煅烧的复合金属材料进行活化，应用高温煅烧、螺杆挤压、处理改性、高温高压反应、浸泡脱模、化学沉降富集、静置钝化、车床加工等一系列操作后得到复合金属材料。制备而成的多孔泡沫生物质复合金属材料，其缓冲减震效果好、渗透性高、导热系数低、散热性能好，具有较好的应用前景。
(2)本发明的多孔泡沫生物质复合金属材料原料易得、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
(1)将不锈钢合金10份、氧化镁3份、环磷酰胺1份、烟酰胺腺嘌呤双核苷酸磷酸盐2份、4-氨基丁酸3份、4-乙酰氨基水杨酸1份、钙粉1份，混合均匀后加入到高温烧结炉中，加热至800℃，保温3h,然后自然降温至300℃，加入壳聚糖4份、海藻糖1份、丝瓜络粉碎物2份、氧化钙1份，反应2小时，然后自然降温至120℃备用，得到基质材料；
(2)将单宁酸1份、硼酸钠2份、磷酸氢二钠1份、碳酸氢钠2份、聚乙二醇1份依次加入1l16％的柠檬酸钠溶液中，搅拌15分钟，搅拌速度为150转/分钟，然后冰浴静置2h,加入5％的二硫苏糖醇溶液50ml,搅拌均匀后，室温放置1h，得到基质处理剂；
(3)将步骤(1)得到的基质材料注入双螺杆挤出机将基质材料挤出，压制成合适的铸件形状，螺杆温度210℃，螺杆转速1000转/分钟；
(4)将步骤(3)得到的基质材料铸件浸泡到步骤(2)的基质处理剂中进行改性处理，室温过夜放置；
(5)将步骤(4)的处理过的基质铸件放入马弗炉中加压煅烧，加热温度至980℃，加强为20mpa,反应时间4h,然后自然降温至350℃，压强自然降至与外界平衡，向煅烧的模胚上喷洒葡萄糖-磷酸氢二钾混合液，保温30min,然后自然冷却至室温；
(6)将步骤(5)煅烧后的铸件模具浸泡在浓度为35％的脱模处理液中，室温浸泡2h，得到基质模胚，其中脱模处理液组成为硬质酸钠2份、月硅酸钙2份、硅油1份、石蜡3份、凡士林3份、滑石粉1份、蒸馏水50份；
(7)将步骤(6)的基质模胚放入化学沉降池中进行金属表层富集反应，反应时间24h，其中化学沉降反应液的配方为磷酸三钠3份、硼砂1份、硫酸镁3份、硝酸铜2份、甘油磷酸酯2份、二氧二甲基嘌呤1份、磺胺二甲基嘧啶1份、蒸馏水100份；
(8)将步骤(7)的模胚取出后用去离子水反复洗涤3遍，然后在氩气保温箱静置钝化，反应温度为65℃，钝化时间为10h；
(9)将步骤(8)得到的金属材料成品，按照需要的尺寸和形状在专业的车床上加工制成成品即可。
制得的多孔泡沫生物质复合金属材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
(1)将不锈钢合金11份、氧化镁4份、环磷酰胺2份、烟酰胺腺嘌呤双核苷酸磷酸盐2份、4-氨基丁酸4份、4-乙酰氨基水杨酸2份、碳化硅1份，混合均匀后加入到高温烧结炉中，加热至820℃，保温3h,然后自然降温至300℃，加入壳聚糖5份、海藻糖2份、丝瓜络粉碎物2份、氢化钛1份，反应2小时，然后自然降温至120℃备用，得到基质材料；
(2)将单宁酸2份、硼酸钠3份、磷酸氢二钠2份、碳酸氢钠3份、聚乙二醇2份依次加入1l16％的柠檬酸钠溶液中，搅拌15分钟，搅拌速度为175转/分钟，然后冰浴静置2h,加入5％的二硫苏糖醇溶液70ml,搅拌均匀后，室温放置1h，得到基质处理剂；
(3)将步骤(1)得到的基质材料注入双螺杆挤出机将基质材料挤出，压制成合适的铸件形状，螺杆温度210℃，螺杆转速1000转/分钟；
(4)将步骤(3)得到的基质材料铸件浸泡到步骤(2)的基质处理剂中进行改性处理，室温过夜放置；
(5)将步骤(4)的处理过的基质铸件放入马弗炉中加压煅烧，加热温度至990℃，加强为20mpa,反应时间4.3h,然后自然降温至350℃，压强自然降至与外界平衡，向煅烧的模胚上喷洒葡萄糖-磷酸氢二钾混合液，保温30min,然后自然冷却至室温；
(6)将步骤(5)煅烧后的铸件模具浸泡在浓度为35％的脱模处理液中，室温浸泡2.5h，得到基质模胚，其中脱模处理液组成为硬质酸钠4份、月硅酸钙3份、硅油2份、石蜡4份、凡士林4份、滑石粉2份、蒸馏水50份；
(7)将步骤(6)的基质模胚放入化学沉降池中进行金属表层富集反应，反应时间28h，其中化学沉降反应液的配方为磷酸三钠4份、硼砂1份、硫酸镁4份、硝酸铜3份、甘油磷酸酯2份、二氧二甲基嘌呤2份、磺胺二甲基嘧啶2份、蒸馏水100份；
(8)将步骤(7)的模胚取出后用去离子水反复洗涤3遍，然后在氩气保温箱静置钝化，反应温度为67℃，钝化时间为11h；
(9)将步骤(8)得到的金属材料成品，按照需要的尺寸和形状在专业的车床上加工制成成品即可。
制得的多孔泡沫生物质复合金属材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
(1)将不锈钢合金11份、氧化镁5份、环磷酰胺2份、烟酰胺腺嘌呤双核苷酸磷酸盐3份、4-氨基丁酸4份、4-乙酰氨基水杨酸1份、氧化铝2份，混合均匀后加入到高温烧结炉中，加热至840℃，保温3h,然后自然降温至300℃，加入壳聚糖7份、海藻糖3份、丝瓜络粉碎物3份、硫酸镁2份，反应2小时，然后自然降温至120℃备用，得到基质材料；
(2)将单宁酸2份、硼酸钠3份、磷酸氢二钠2份、碳酸氢钠3份、聚乙二醇2份依次加入1l16％的柠檬酸钠溶液中，搅拌15分钟，搅拌速度为175转/分钟，然后冰浴静置2h,加入5％的二硫苏糖醇溶液90ml,搅拌均匀后，室温放置1h，得到基质处理剂；
(3)将步骤(1)得到的基质材料注入双螺杆挤出机将基质材料挤出，压制成合适的铸件形状，螺杆温度210℃，螺杆转速1000转/分钟；
(4)将步骤(3)得到的基质材料铸件浸泡到步骤(2)的基质处理剂中进行改性处理，室温过夜放置；
(5)将步骤(4)的处理过的基质铸件放入马弗炉中加压煅烧，加热温度至995℃，加强为20mpa,反应时间4.8h,然后自然降温至350℃，压强自然降至与外界平衡，向煅烧的模胚上喷洒葡萄糖-磷酸氢二钾混合液，保温30min,然后自然冷却至室温；
(6)将步骤(5)煅烧后的铸件模具浸泡在浓度为35％的脱模处理液中，室温浸泡3.5h，得到基质模胚，其中脱模处理液组成为硬质酸钠7份、月硅酸钙4份、硅油4份、石蜡6份、凡士林5份、滑石粉1份；、蒸馏水50份
(7)将步骤(6)的基质模胚放入化学沉降池中进行金属表层富集反应，反应时间32h，其中化学沉降反应液的配方为磷酸三钠4份、硼砂2份、硫酸镁6份、硝酸铜4份、甘油磷酸酯3份、二氧二甲基嘌呤3份、磺胺二甲基嘧啶3份、蒸馏水100份；
(8)将步骤(7)的模胚取出后用去离子水反复洗涤3遍，然后在氩气保温箱静置钝化，反应温度为69℃，钝化时间为11.5h；
(9)将步骤(8)得到的金属材料成品，按照需要的尺寸和形状在专业的车床上加工制成成品即可。
制得的多孔泡沫生物质复合金属材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
(1)将不锈钢合金12份、氧化镁6份、环磷酰胺3份、烟酰胺腺嘌呤双核苷酸磷酸盐4份、4-氨基丁酸5份、4-乙酰氨基水杨酸2份、铝粉2份，混合均匀后加入到高温烧结炉中，加热至850℃，保温3h,然后自然降温至300℃，加入壳聚糖8份、海藻糖4份、丝瓜络粉碎物3份、硬脂酸钙2份，反应2小时，然后自然降温至120℃备用，得到基质材料；
(2)将单宁酸3份、硼酸钠4份、磷酸氢二钠3份、碳酸氢钠4份、聚乙二醇3份依次加入1l16％的柠檬酸钠溶液中，搅拌15分钟，搅拌速度为200转/分钟，然后冰浴静置2h,加入5％的二硫苏糖醇溶液100ml,搅拌均匀后，室温放置1h，得到基质处理剂；
(3)将步骤(1)得到的基质材料注入双螺杆挤出机将基质材料挤出，压制成合适的铸件形状，螺杆温度210℃，螺杆转速1000转/分钟；
(4)将步骤(3)得到的基质材料铸件浸泡到步骤(2)的基质处理剂中进行改性处理，室温过夜放置；
(5)将步骤(4)的处理过的基质铸件放入马弗炉中加压煅烧，加热温度至1000℃，加强为20mpa,反应时间5h,然后自然降温至350℃，压强自然降至与外界平衡，向煅烧的模胚上喷洒葡萄糖-磷酸氢二钾混合液，保温30min,然后自然冷却至室温；
(6)将步骤(5)煅烧后的铸件模具浸泡在浓度为35％的脱模处理液中，室温浸泡4h，得到基质模胚，其中脱模处理液组成为硬质酸钠8份、月硅酸钙5份、硅油5份、石蜡7份、凡士林6份、滑石粉2份、蒸馏水50份；
(7)将步骤(6)的基质模胚放入化学沉降池中进行金属表层富集反应，反应时间36h，其中化学沉降反应液的配方为磷酸三钠5份、硼砂2份、硫酸镁7份、硝酸铜5份、甘油磷酸酯3份、二氧二甲基嘌呤4份、磺胺二甲基嘧啶4份、蒸馏水100份；
(8)将步骤(7)的模胚取出后用去离子水反复洗涤3遍，然后在氩气保温箱静置钝化，反应温度为70℃，钝化时间为12h；
(9)将步骤(8)得到的金属材料成品，按照需要的尺寸和形状在专业的车床上加工制成成品即可。
制得的多孔泡沫生物质复合金属材料的性能测试结果如表1所示。
对比例1
(1)将不锈钢合金10份、烟酰胺腺嘌呤双核苷酸磷酸盐2份、4-氨基丁酸3份、4-乙酰氨基水杨酸1份、钙粉1份，混合均匀后加入到高温烧结炉中，加热至800℃，保温3h,然后自然降温至300℃，加入壳聚糖4份、丝瓜络粉碎物2份、氧化钙1份，反应2小时，然后自然降温至120℃备用，得到基质材料；
(2)将单宁酸1份、硼酸钠2份、磷酸氢二钠1份、碳酸氢钠2份、聚乙二醇1份依次加入1l16％的柠檬酸钠溶液中，搅拌15分钟，搅拌速度为150转/分钟，然后冰浴静置2h,加入5％的二硫苏糖醇溶液50ml,搅拌均匀后，室温放置1h，得到基质处理剂；
(3)将步骤(1)得到的基质材料注入双螺杆挤出机将基质材料挤出，压制成合适的铸件形状，螺杆温度210℃，螺杆转速1000转/分钟；
(4)将步骤(3)得到的基质材料铸件浸泡到步骤(2)的基质处理剂中进行改性处理，室温过夜放置；
(5)将步骤(4)的处理过的基质铸件放入马弗炉中加压煅烧，加热温度至980℃，加强为20mpa,反应时间4h,然后自然降温至350℃，压强自然降至与外界平衡，向煅烧的模胚上喷洒葡萄糖-磷酸氢二钾混合液，保温30min,然后自然冷却至室温；
(6)将步骤(5)煅烧后的铸件模具浸泡在浓度为35％的脱模处理液中，室温浸泡2h，得到基质模胚，其中脱模处理液组成为硬质酸钠2份、月硅酸钙2份、硅油1份、石蜡3份、凡士林3份、滑石粉1份、蒸馏水50份；
(7)将步骤(6)的基质模胚放入化学沉降池中进行金属表层富集反应，反应时间24h，其中化学沉降反应液的配方为磷酸三钠3份、硼砂1份、硫酸镁3份、硝酸铜2份、甘油磷酸酯2份、二氧二甲基嘌呤1份、磺胺二甲基嘧啶1份、蒸馏水100份；
(8)将步骤(7)的模胚取出后用去离子水反复洗涤3遍，然后在氩气保温箱静置钝化，反应温度为65℃，钝化时间为10h；
(9)将步骤(8)得到的金属材料成品，按照需要的尺寸和形状在专业的车床上加工制成成品即可。
制得的多孔泡沫生物质复合金属材料的性能测试结果如表1所示。
对比例2
(1)将不锈钢合金12份、氧化镁6份、环磷酰胺3份、烟酰胺腺嘌呤双核苷酸磷酸盐4份、4-乙酰氨基水杨酸2份、铝粉2份，混合均匀后加入到高温烧结炉中，加热至850℃，保温3h,然后自然降温至300℃，加入壳聚糖8份、海藻糖4份、硬脂酸钙2份，反应2小时，然后自然降温至120℃备用，得到基质材料；
(2)将单宁酸3份、硼酸钠4份、磷酸氢二钠3份、聚乙二醇3份依次加入1l16％的柠檬酸钠溶液中，搅拌15分钟，搅拌速度为200转/分钟，然后冰浴静置2h,加入5％的二硫苏糖醇溶液100ml,搅拌均匀后，室温放置1h，得到基质处理剂；
(3)将步骤(1)得到的基质材料注入双螺杆挤出机将基质材料挤出，压制成合适的铸件形状，螺杆温度210℃，螺杆转速1000转/分钟；
(4)将步骤(3)得到的基质材料铸件浸泡到步骤(2)的基质处理剂中进行改性处理，室温过夜放置；
(5)将步骤(4)的处理过的基质铸件放入马弗炉中加压煅烧，加热温度至1000℃，加强为20mpa,反应时间5h,然后自然降温至350℃，压强自然降至与外界平衡，向煅烧的模胚上喷洒葡萄糖-磷酸氢二钾混合液，保温30min,然后自然冷却至室温；
(6)将步骤(5)煅烧后的铸件模具浸泡在浓度为35％的脱模处理液中，室温浸泡4h，得到基质模胚，其中脱模处理液组成为硬质酸钠8份、月硅酸钙5份、硅油5份、石蜡7份、凡士林6份、滑石粉2份、蒸馏水50份；
(7)将步骤(6)的基质模胚放入化学沉降池中进行金属表层富集反应，反应时间36h，其中化学沉降反应液的配方为磷酸三钠5份、硼砂2份、硫酸镁7份、硝酸铜5份、甘油磷酸酯3份、二氧二甲基嘌呤4份、磺胺二甲基嘧啶4份、蒸馏水100份；
(8)将步骤(7)的模胚取出后用去离子水反复洗涤3遍，然后在氩气保温箱静置钝化，反应温度为70℃，钝化时间为12h；
(9)将步骤(8)得到的金属材料成品，按照需要的尺寸和形状在专业的车床上加工制成成品即可。
制得的多孔泡沫生物质复合金属材料的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的制得的多孔泡沫生物质复合金属材料分别进行弹性模量、抗张强度、弯曲90°后残余角、导热系数这几项性能测试。
表1
本发明的多孔泡沫生物质复合金属材料的制备方法及其应用通过加入壳聚糖、海藻糖、丝瓜络粉碎物等生物质对不锈钢合金的性能进行优化，利用发泡剂对混炼的合金进行多孔化泡沫处理，然后再利用由单宁酸、硼酸钠、磷酸氢二钠、碳酸氢钠、聚乙二醇、二硫苏糖醇制得的基质处理剂对高温煅烧的复合金属材料进行活化，应用高温煅烧、螺杆挤压、处理改性、高温高压反应、浸泡脱模、化学沉降富集、静置钝化、车床加工等一系列操作后得到复合金属材料。制备而成的多孔泡沫生物质复合金属材料，其缓冲减震效果好、渗透性高、导热系数低、散热性能好，具有较好的应用前景。本发明的多孔泡沫生物质复合金属材料原料易得、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。