本发明涉及一种镍基合金及镍基合金的制备方法，特别涉及一种高孔率泡沫镍基合金及制备方法。
背景技术：
现有高孔率泡沫镍基合金具有三维网状结构，孔率高、孔径可控，具有抗高温氧化能力，因此在各种催化剂载体、过滤器和热交换器等领域具有广阔的应用前景，但也存在一些不足之处。泡沫合金骨架局部会出现开裂现象，造成机械性能降低，或者骨架表面比较粗糙，甚至有堵孔现象，从而恶化了泡沫镍基合金的通透能力。
此前，高孔率泡沫镍基合金的制备方法，主要有交替电沉积法和固体粉末包埋法，这些方法均会在生产过程中产生严重的废水及废气污染，同时能耗较大，所制备出的材料强度低，孔率尺寸控制不均匀。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的是提供一种不会因为膨胀系数的差异，而造成骨架开裂的泡沫镍基合金及制备方法。
一种高孔率泡沫镍基合金，其特征在于，由以下元素及重量百分比组成Ni:63.0-97.5，Cr或Al：2-35、Si:0.5-20。
一种高孔率泡沫镍基合金及制备方法，其特征在于，包括以下步骤：①在高孔率的软质聚氨酯泡沫塑料上涂覆含有Cr或Al粉、Si粉、分散剂羧甲基纤维素CMC的水溶性树脂浆料，干燥；②将上述涂覆干燥后的聚氨酯泡沫塑料在瓦特镀液中，脉冲电源频率为20-100KHz，电流密度为0.2-10A/dm2，雷诺准数控制在500-1000之间，电镀时间2-6h；③在Ar或H2非氧化气氛中，于400-800℃下加热0.5-2h；④在真空或惰性气氛下，在1000-1250℃合金化处理5-20h。
进一步地，含有Al的泡沫镍基合金在合金化处理后，在750-900℃下人工时效处理4-7h。
所述的水溶性树脂浆料组分及重量百分比是Cr或Al粉末：40-75、Si粉：0.5-3、水溶性树脂：10-30、羧甲基纤维素CMC:0.5-1.5、水：5-30。
所述的水溶性树脂为丙烯酸和醇酸树脂。
与现有技术相比，本发明的优点体现于：
1、由于本发明采用软质聚氨酯泡沫塑料， 在制备过程中的高温作用下，泡沫塑料分解后残存约0.05-0.15%的C，使泡沫镍基合金机械强度和高温性能得到提高。本发明的泡沫镍基合金的镍基连续开孔，孔率高，通透性好，且骨架平整、无开裂。
2、本发明的泡沫镍基合金材料，在制备工艺中添加了Si元素，进一步提高了材料的抗高温及氧化性能。
3、本发明采用合金化处理工艺，提升了材料的整体压缩强度，以及骨架的维氏硬度。
4、本材料及制备工艺简单，易于实现规模化生产。
附图说明
图1 实施例1方法制备得到的高孔率泡沫镍基合金材料的微观结构图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。
实施例1
将以下物料进行混合并制备浆料（重量百分比）：具有平均粒径5um的Cr粉末：70、Si粉末：1.2、丙烯酸树脂：20、CMC:0.5\ii :8.3。把浆料浸渍到厚10mm、孔径2.5mm（约10PPI）的聚氨基甲酸酯泡沫塑料中，用对辊机挤出过量粘附的浆料。将如此得到的泡沫塑料，于120℃下干燥30min。将该泡沫塑料按4000g/m2在瓦特镀液中形成镍沉积层，脉冲频率为30KHz，电流密度为3A/dm2，镀液在槽内的雷诺准数600。对此泡沫塑料进行热解，在H2中以10℃/min的速率加热至700℃，保持热处理1h，以制备出骨架内表面吸附有Cr粉末的、具有三维网状结构的泡沫镍。在此步骤中，泡沫塑料、丙烯酸树脂等基本上被热分解，分析结果表明，该泡沫合金残余的C含量为0.08%。高温热处理上述制得的泡沫镍，以10℃/min的速率加热至1200℃，恒温8h，同时保持炉内的压力为2Pa或者更低。最终制成厚度11mm、面密度5000g/m2的高孔率泡沫镍-32Cr合金，其中Si含量为0.55%。显微镜检测表明，该泡沫镍基合金的骨架表面平整、无裂纹，性能测试结果表明，泡沫合金的孔率为94%，骨架维氏硬度为150Hv,压缩强度为5MPa,800℃氧化1h增重率仅为千分之二。
实施例2
对具有厚度5mm和孔径1.3mm的聚氨酯泡沫塑料，与实施例1相同的配比和方法制备浆料并涂覆，将已浸透浆料的聚氨酯泡沫塑料用对辊机挤压，除去过量的浆料，把上述方法得到的含有金属Cr粉末浆料的聚氨酯泡沫塑料，在室温下放置15min，再80℃时干燥10min，以制得表面涂覆Cr粉末、面密度1100g/m2的泡沫塑料。随后，将该泡沫塑料按3600g/m2在瓦特镀液中形成镍沉积层，脉冲频率20KHz，电流密度2.5A/dm2。热处理沉积镍后的泡沫塑料，在Ar气中，于750℃加热0.5h。对骨架内表面吸附有Cr粉末的泡沫金属镍进行合金化，以300ml/min速率通入Ar气，同时加热至1250℃，并保持5h，制成均质的厚度5.5mm、面密度4500g/m2的泡沫镍-20Cr合金，其中Si含量为0.55%。
实施例3
按下列浆料的组成（重量百分比）：平均粒径5um的Al粉末：42、Si粉末：2.5、醇酸树脂：26、CMC：1和水：28.5，制备浆料，并采用实施例1的相同方法，对具有厚度7mm和孔径0.5mm的聚氨酯泡沫塑料涂覆。把上述方法得到的含有Al粉末的聚氨酯泡沫塑料，在室温下放置1.5h，以制得表面涂覆有Al粉末、面密度450g/m2的泡沫塑料。随后，将该泡沫塑料按3600g/m2在瓦特镀液中，形成均匀的镍沉积层，脉冲频率为25KHz，电流密度为1.5A/dm2。热处理电沉积镍后的泡沫塑料，在Ar气中，于750℃加热1.5h，去除树脂芯体和有机组分。对骨架内表面吸附有Al粉末的泡沫金属镍进行合金化，以250ml/min速率通入Ar气，同时加热至1200℃，保持10h均匀化，之后用盐水淬火，然后，在900℃进行时效处理，再用盐水淬火，形成高孔率的泡沫镍-9Al合金，其中Si含量为0.54%。