一种泡沫镁基材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种泡沫镁基材料及其制备方法，该泡沫镁基材料以碳酸钙为发泡剂，镁、铝金属粉末为原材料，通过Mg和CaCO3两者之间反应生成的气体来发泡。其制备方法包括如下步骤：将摩尔比为1:1～9:1的镁粉和铝粉，镁粉和铝粉质量的2%～15%的碳酸钙粉混合均匀；将混合粉末冷压成块，然后热压制成预制体；表面清理、焙烧发泡；冷却，得到孔隙率为40.0%～75.0%，平均孔径为0.1mm～2.0mm的泡沫镁基材料。本发明基体成分可调，成品具有三明治结构，即内部多孔外部致密，且可应用于制备复杂形状的零件，具有广阔的应用前景。
【专利说明】一种泡沬镁基材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于多孔金属材料的制备领域，尤其涉及一种泡沫镁基材料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 多孔金属材料是20世纪发展起来的崭新材料体系，已经成为当前材料界的一种 新型的结构与功能材料。相对于致密材料而言，多孔金属材料由于孔结构的存在而具有一 些独特的性能，如密度小、比强度和比刚度高，阻尼性能、能量吸收性能、吸声、隔声和隔热 性能好、生物兼容性能好及多功能兼容性能优异，已经广泛用于航天航空、化工、建材、冶金 等领域。目前多孔泡沫金属研发主要集中在泡沫铝材料，对泡沫镁材料的研究报道不多。但 是，与铝合金相比，镁合金的密度更小，具有更高的比强度和比刚度，因此泡沫镁基材料能 够取代部分泡沫铝基材料的应用以进一步发挥泡沫金属材料的轻质特色，由于这一特色泡 沫镁基材料也越来越受到社会的关注。
[0003] 迄今为止，制备泡沫镁的方法主要是熔体发泡法和渗流铸造等液态下的发泡法。 粉末冶金法作为一种重要的材料制备方法，也是制备泡沫金属的常用手段之一，可用来制 备异形件，且是一种近净成型方法，简化制备工艺的同时减少了材料的损耗。目前，用于粉 末冶金法制备泡沫镁基材料的发泡剂主要是MgC0 3和TiH2，制备流程相对复杂。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种孔结构均匀且孔径小的泡沫镁基材 料，其制备方法简单易充型，成本较低。
[0005] -种泡沫镁基材料，主要由以下原料制成：粒径为75?150 μ m、纯度大于99. 9% 的镁粉，粒径为75?150 μ m的铝粉以及粒径为5 μ m、纯度大于99. 5%碳酸钙粉。
[0006] 上述泡沫镁基材料的制备方法，包括如下步骤： (1) 混粉：将摩尔比为1:1?9:1的镁粉和铝粉，镁粉和铝粉质量之和的2%?15%的 碳酸钙粉混合均匀； (2) 压块：将混合粉末冷压成块，然后热压制成预制体； (3) 表面清理、焙烧发泡； (4) 冷却，得到孔隙率为40. 0%?75. 0%，平均孔径为0. 1mm?2. 0mm的泡沫镁基材料。
[0007] 现有技术在用MgC03或TiH2作为发泡剂时，发泡气体通常是发泡剂直接分解产生 的气体，而基体金属不参与反应。本发明利用高温下（575°C以上）基体金属Mg与CaC0 3发 生化学反应所产生的气体直接制备预制体发泡，首先将镁粉、铝粉和碳酸钙粉混合均匀，然 后将混合粉末冷压成块并热压制成预制体，热压不仅能提高预制体的紧实度而且在热压过 程中压块发生合金化，降低了预制体的熔点，最后将预制体焙烧发泡及冷却，制备出的泡沫 材料孔结构均匀，孔隙率高，孔径小。反应式如下：
【权利要求】
1. 一种泡沫镁基材料，其特征在于，主要由以下原料制成：粒径为75?150 μ m、纯度大 于99. 9%的镁粉，粒径为75?150 μ m的铝粉以及粒径为5 μ m、纯度大于99. 5%的碳酸钙 粉。
2. 权利要求1所述的泡沫镁基材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 混粉：将摩尔比为1:1?9:1的镁粉和铝粉，镁粉和铝粉质量之和2%?15%的碳 酸钙粉混合均匀； (2) 压块：将混合粉末冷压成块，然后热压制成预制体； (3) 表面清理、焙烧发泡； (4) 冷却，得到孔隙率为40. 0%?75. 0%，平均孔径为0. 1mm?2. 0mm的泡沫镁基材料。
3. 根据权利要求2所述的泡沫镁基材料的制备方法，其特征在于，步骤（2)热压温度为 200〇C ?450〇C，热压时间为 lOmin ?60min。
4. 根据权利要求2所述的泡沫镁基材料的制备方法，其特征在于，步骤（3)发泡温度为 580〇C?720〇C，发泡时间为2min?lOmin。
5. 根据权利要求2所述的泡沫镁基材料的制备方法，其特征在于，步骤（4)冷却方式为 空冷或水冷。
【文档编号】C22C1/08GK104046826SQ201410231349
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】杨东辉, 胡中芸, 陈伟萍, 陈建清, 江静华, 马爱斌 申请人:河海大学