本发明属于金属纤维多孔材料制备技术领域，具体涉及一种回热器的制备方法。
背景技术：
回热器是一种回收透平排气中的余热用于加热压气机出口空气的再生式或表面式热交换器，它是发动机、气体制冷机、热声热机等换热设备的核心部件。
回热器位于加热器和冷却器之间，通过工质与填充物之间的可逆热交换实现换热。工质膨胀或压缩后从加热器或冷却器流入回热器进行换热，然后再从回热器流入加热器或冷却器中，完成一个工作循环。由于工质在回热器内往返交替流动，过程中不可避免的会产生热损失和摩擦损失，这些损失可占换热设备总损失的50％以上，因此需要对回热器的结构和填料进行改进，尽可能降低回热器内的各种损失，以改善换热设备的工作性能。
目前，常用的回热器有金属丝网回热器、平板型回热器、蜂窝陶瓷回热器、多孔纤维型回热器。金属丝网回热器由丝网片叠制而成，一般用模具冲压或线切割直接成形，填装方便，加工工艺成熟；但在高频系统中由于杂乱堆积的丝网会导致流动阻力较大，使其应用受到限制。平板型回热器由金属直接切割形成，也可利用金属薄板与金属丝手工电焊而成，其横向导热效果不如金属丝网回热器，但其气体通道规则，流动阻力小。蜂窝陶瓷回热器直接利用整块蜂窝陶瓷作为回热器，不需要加工，可根据需求直接定制；但其横向换热能力较差。多孔纤维型回热器采用玻璃纤维、棉纤维、气凝胶、网状玻璃碳纤维等截面积随轴线变化的随机多孔材料制成，但其导热性较差。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种回热器的制备方法。该方法将多个金属纤维毛毡叠制成复合毛毡，或者将金属纤维毛毡和相同材质的金属丝网相间叠制成复合网毡，再经烧结得到具有一定孔结构通道和孔隙率的回热器，扩大了回热器与工质的导热面积，提升了回热器的导热性能，延长了回热器的使用寿命，方法简单，过程可控。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种回热器的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、将多个金属纤维毛毡沿平铺层方向叠制成复合毛毡，所述复合毛毡中金属纤维毛毡中纤维的丝径沿所述复合毛毡的厚度方向从上至下逐渐减小；
或者将金属纤维毛毡和金属丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；所述金属纤维毛毡和金属丝网的材质相同；当所述金属纤维毛毡的数量为多个时，所述复合网毡中金属纤维毛毡中纤维的丝径沿所述复合网毡的厚度方向从上至下逐渐减小；
步骤二、将步骤一中得到的复合毛毡或复合网毡平铺在金属板上，得到待烧结坯体；所述金属板的表面涂覆有氧化铝层；所述金属板的材质与复合毛毡、复合网毡的材质相同；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体进行真空烧结，随炉冷却后得到回热器粗品；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
上述的一种回热器的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属纤维毛毡中纤维的丝径为12μm～200μm。
上述的一种回热器的制备方法，其特征在于，步骤一中每层所述金属纤维毛毡为1种丝径规格的金属纤维经铺毡机铺制而成，或者由相同质量的2～5种丝径规格的金属纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成。
上述的一种回热器的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属纤维毛毡的材质为不锈钢、铁铬铝合金、铝、铝合金、铜、铜合金、钛或钛合金。
上述的一种回热器的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属丝网的孔径为500μm～1000μm。
上述的一种回热器的制备方法，其特征在于，步骤三中所述真空烧结的真空度为1×10-4pa～1×10-2pa，温度为金属纤维毛毡熔点的0.7～0.95倍，时间为1h～3h。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明利用金属纤维毛毡高比表面积的特点，将多个金属纤维毛毡叠制成复合毛毡，或者将金属纤维毛毡和相同材质的金属丝网相间叠制成复合网毡，复合毛毡和复合网毡中的金属纤维毛毡经烧结后会形成具有孔隙结构的金属材料，最终得到具有一定孔结构通道和孔隙率的回热器，扩大了回热器与工质的导热面积，减小了工质的流动阻力，提升了回热器的导热性能，延长了回热器的使用寿命，方法简单，过程可控。
2、本发明采用真空烧结法使金属纤维毛毡与金属板之间、金属纤维毛毡与金属丝网之间、金属纤维毛毡之间形成烧结结点，制备得到一体的回热器，结构稳定，不易发生变形和脱落，运行安全可靠，安装拆卸方便，易于推广使用。
3、本发明将金属纤维毛毡与相同材质的金属丝网相间叠制制备回热器，由于金属丝网具备一定的强度，可减少工质对金属纤维毛毡的压力，在保证回热器导热性能的同时，大大提高回热器的耐压性能，扩大了回热器的使用范围。
4、本发明可以根据实际使用环境和需求对复合毛毡或复合网毡的外形尺寸和孔隙进行设计，再通过线切割工艺得到特定结构的回热器，无需进行二次加工，灵活方便，材料浪费较少。
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将纤维丝径为12μm的不锈钢纤维毛毡和孔径为500μm的不锈钢丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在不锈钢板上，得到待烧结坯体；所述不锈钢板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体在真空度为1×10-2pa，温度为1200℃的条件下烧结3h，然后随炉冷却，得到回热器粗品；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将纤维丝径为200μm的不锈钢纤维毛毡和孔径为800μm的不锈钢丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在不锈钢板上，得到待烧结坯体；所述不锈钢板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体在真空度为1×10-4pa，温度为1250℃的条件下烧结2h，然后随炉冷却，得到回热器粗品；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将纤维丝径为100μm的不锈钢纤维毛毡和孔径为1000μm的不锈钢丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在不锈钢板上，得到待烧结坯体；所述不锈钢板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体在真空度为1×10-3pa，温度为1300℃的条件下烧结1h，然后随炉冷却，得到回热器粗品；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将纤维丝径为100μm的1cr13al4铁铬铝合金纤维毛毡和孔径为600μm的1cr13al4铁铬铝合金丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在1cr13al4铁铬铝合金板上，得到待烧结坯体；所述1cr13al4铁铬铝合金板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体在真空度为1×10-4pa，温度为1300℃的条件下烧结2h，然后随炉冷却，得到回热器粗品；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例5
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将纤维丝径为25μm的铝纤维毛毡和孔径为800μm的铝丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在铝板上，得到待烧结坯体；所述铝板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体在真空度为1×10-4pa，温度为600℃的条件下烧结2h，然后随炉冷却，得到回热器粗品；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例6
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将纤维丝径为50μm的6061铝合金纤维毛毡和孔径为1000μm的6061铝合金丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在6061铝合金板上，得到待烧结坯体；所述6061铝合金板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体在真空度为1×10-4pa，温度为530℃的条件下烧结1.5h，然后随炉冷却，得到回热器粗品；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例7
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将纤维丝径为90μm的铜纤维毛毡和孔径为500μm的铜丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在铜板上，得到待烧结坯体；所述铜板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体在真空度为1×10-4pa，温度为950℃的条件下烧结1.5h，然后随炉冷却，得到回热器粗品；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例8
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将纤维丝径为100μm的镍铜合金纤维毛毡和孔径为750μm的镍铜合金丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在镍铜合金板上，得到待烧结坯体；所述镍铜合金板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体在真空度为1×10-3pa，温度为1200℃的条件下烧结2h，然后随炉冷却，得到回热器粗品；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例9
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将纤维丝径为150μm的钛纤维毛毡和孔径为500μm的钛丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在钛板上，得到待烧结坯体；所述钛板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体在真空度为1×10-4pa，温度为1350℃的条件下烧结3h，然后随炉冷却，得到回热器粗品；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例10
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将纤维丝径为100μm的tc4钛合金纤维毛毡和孔径为600μm的tc4钛合金丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在tc4钛合金板上，得到待烧结坯体；所述tc4钛合金板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体在真空度为1×10-4pa，温度为1280℃的条件下烧结2h，然后随炉冷却，得到回热器粗品；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例11
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将不锈钢纤维毛毡沿平铺层方向叠制成复合毛毡；所述复合毛毡中沿所述复合毛毡的厚度方向从上至下各层依次为：第一层为纤维丝径150μm的不锈钢纤维毛毡，第二层为纤维丝径50μm的不锈钢纤维毛毡，第三层为纤维丝径20μm的不锈钢纤维毛毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合毛毡平铺在不锈钢板上，得到待烧结坯体；所述不锈钢板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体进行真空烧结，随炉冷却后得到回热器粗品；所述真空烧结的真空度为1×10-3pa，温度为1200℃，时间为1.5h；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例12
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将不锈钢纤维毛毡沿平铺层方向叠制成复合毛毡；所述复合毛毡中沿所述复合毛毡的厚度方向从上至下各层依次为：第一层为纤维丝径200μm的不锈钢纤维毛毡，第二层为纤维丝径150μm的不锈钢纤维毛毡，第三层为纤维丝径50μm的不锈钢纤维毛毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合毛毡平铺在不锈钢板上，得到待烧结坯体；所述不锈钢板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体进行真空烧结，随炉冷却后得到回热器粗品；所述真空烧结的真空度为1×10-3pa，温度为1250℃，时间为2h；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例13
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将不锈钢纤维毛毡和孔径为500μm的不锈钢丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；所述复合网毡中沿所述复合网毡的厚度方向从上至下各层依次为：第一层为纤维丝径40μm的不锈钢纤维毛毡，第二层为孔径为500μm的不锈钢丝网，第三层为纤维丝径20μm的不锈钢纤维毛毡，第四层为孔径为500μm的不锈钢丝网，第五层为纤维丝径12μm的不锈钢纤维毛毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在不锈钢板上，得到待烧结坯体；所述不锈钢板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体进行真空烧结，随炉冷却后得到回热器粗品；所述真空烧结的真空度为1×10-3pa，温度为1200℃，时间为1h；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例14
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将不锈钢纤维毛毡沿平铺层方向叠制成复合毛毡；所述复合毛毡中沿所述复合毛毡的厚度方向从上至下各层依次为：第一层为纤维丝径150μm的不锈钢纤维毛毡，第二层为相同质量的丝径100μm的不锈钢纤维和丝径50μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡，第三层为相同质量的丝径50μm的不锈钢纤维和丝径28μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡，第四层为相同质量的丝径20μm的不锈钢纤维和丝径12μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合毛毡平铺在不锈钢板上，得到待烧结坯体；所述不锈钢板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体进行真空烧结，随炉冷却后得到回热器粗品；所述真空烧结的真空度为1×10-4pa，温度为1150℃，时间为3h；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例15
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将不锈钢纤维毛毡和孔径为1000μm的不锈钢丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；所述复合网毡中沿所述复合网毡的厚度方向从上至下各层依次为：第一层为纤维丝径200μm的不锈钢纤维毛毡，第二层为孔径1000μm的不锈钢丝网，第三层为相同质量的丝径200μm的不锈钢纤维和丝径150μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡，第四层为孔径1000μm的不锈钢丝网，第五层为相同质量的丝径150μm的不锈钢纤维和丝径100μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡，第六层为孔径1000μm的不锈钢丝网，第七层为相同质量的丝径100μm的不锈钢纤维和丝径50μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡，第八层为孔径1000μm的不锈钢丝网，第九层为相同质量的丝径20μm的不锈钢纤维和丝径12μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在不锈钢板上，得到待烧结坯体；所述不锈钢板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体进行真空烧结，随炉冷却后得到回热器粗品；所述真空烧结的真空度为1×10-3pa，温度为1200℃，时间为2h；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例16
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将不锈钢纤维毛毡沿平铺层方向叠制成复合毛毡；所述复合毛毡中沿所述复合毛毡的厚度方向从上至下各层依次为：第一层为纤维丝径200μm的不锈钢纤维毛毡，第二层为相同质量的丝径200μm的不锈钢纤维和丝径150μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡，第三层为相同质量的丝径150μm的不锈钢纤维和丝径100μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡，第四层为相同质量的丝径100μm的不锈钢纤维和丝径50μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡，第五层为相同质量的丝径28μm的不锈钢纤维和丝径20μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合毛毡平铺在不锈钢板上，得到待烧结坯体；所述不锈钢板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体进行真空烧结，随炉冷却后得到回热器粗品；所述真空烧结的真空度为1×10-4pa，温度为1250℃，时间为1h；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例17
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将不锈钢纤维毛毡和孔径为800μm的不锈钢丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；所述复合网毡中沿所述复合网毡的厚度方向从上至下各层依次为：第一层为纤维丝径150μm的不锈钢纤维毛毡，第二层为孔径800μm的不锈钢丝网，第三层为相同质量的丝径150μm的不锈钢纤维、丝径120μm的不锈钢纤维和丝径100μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡，第四层为孔径800μm的不锈钢丝网，第五层为相同质量的丝径100μm的不锈钢纤维、丝径80μm的不锈钢纤维和丝径50μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡，第六层为孔径800μm的不锈钢丝网，第七层为相同质量的丝径50μm的不锈钢纤维、丝径30μm的不锈钢纤维和丝径12μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在不锈钢板上，得到待烧结坯体；所述不锈钢板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体进行真空烧结，随炉冷却后得到回热器粗品；所述真空烧结的真空度为1×10-3pa，温度为1250℃，时间为2h；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
实施例18
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将不锈钢纤维毛毡和孔径为1000μm的不锈钢丝网相间沿平铺层方向叠制成复合网毡；所述复合网毡中沿所述复合网毡的厚度方向从上至下各层依次为：第一层为纤维丝径200μm的不锈钢纤维毛毡，第二层为孔径1000μm的不锈钢丝网，第三层为相同质量的丝径200μm的不锈钢纤维、丝径150μm的不锈钢纤维、丝径120μm的不锈钢纤维、丝径100μm的不锈钢纤维和丝径80μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡，第四层为孔径1000μm的不锈钢丝网，第五层为相同质量的丝径80μm的不锈钢纤维、丝径60μm的不锈钢纤维、丝径50μm的不锈钢纤维、丝径40μm的不锈钢纤维和丝径30μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡，第六层为孔径1000μm的不锈钢丝网，第七层为相同质量的丝径30μm的不锈钢纤维、丝径25μm的不锈钢纤维、丝径20μm的不锈钢纤维、丝径15μm的不锈钢纤维和丝径12μm的不锈钢纤维同时放入气流铺毡机中混合铺制而成的不锈钢纤维毛毡；
步骤二、将步骤一中得到的复合网毡平铺在不锈钢板上，得到待烧结坯体；所述不锈钢板的表面涂覆有氧化铝层；
步骤三、将步骤二中得到的待烧结坯体进行真空烧结，随炉冷却后得到回热器粗品；所述真空烧结的真空度为1×10-3pa，温度为1200℃，时间为2h；
步骤四、将步骤三中得到的回热器粗品进行线切割，最终得到回热器。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。