多孔抗冲击高温合金材料的制备方法与流程

本发明涉及多孔抗冲击高温合金材料的制备方法，属于内部弥散分布着大量的有方向性的或随机孔洞的合金材料制备的技术领域。

背景技术：

随着工业的发展，对材料提出了越来越高的要求，尤其是在航空、航天、军事机械、高铁车辆、汽车等机械领域，对材料的各种特殊性能提出了很多特定的要求，高强度金属材料作为一个重要的研究方向，出现了很多新型合金材料和工艺方法，多孔类金属材料作为金属材料的一个热点分支，在近些年的研究中也取得了一定的进展，由于多孔材料具有吸声、吸震，良好的抗冲击性和缓冲效果，对于满足部分特定要求有重要的意义。越来越多的工艺方法被开发和应用。

高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金”，广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。

当前主要使用高温合金材料生产制造铸造零件，该类零件具有较高的机械性能和高温强度，但由于合金密度较大，造成零件超重。无法满足某些特殊领域对减重的要求，同时，由于普通高温合金铸件为实心结构，无法满足某些特殊结构对于抗冲击性和缓冲效果的要求。

为了在合金材料内部产生孔洞，采用混合烧结法、金属熔体发泡法、颗粒铸造法、包铸法等方法，以上方法均较难适用于高温合金的铸造成型。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，针对当前高温合金内部孔洞成型困难导致密度超标无法适用的问题，提出多孔抗冲击高温合金材料的制备方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

多孔抗冲击高温合金材料的制备方法，包括如下步骤：

s1空隙成型填料选择，

采用有机网孔泡沫海绵作为内衬基，并制备以sio和al2o3为基材的陶瓷浆料；

s2内衬基填充处理，

将内衬基在陶瓷浆料中浸泡后进行挤压晾干；

s3高温烧结，

将晾干后的内衬基放入焙烧炉内进行烧结成型，形成连续的网状基体；

s4浇筑成型，

采用耐火材料将网状基体包围并预留浇铸部，将熔炼后的高温合金沿浇铸部进行浇铸成型，形成浇铸基体；

s5蒸煮去陶瓷，

将浇铸基体放入50％的koh沸腾溶液中进行蒸煮；

s6高压冲洗，

对蒸煮后的浇铸基体进行高压冲洗，得到多孔抗冲击高温合金材料。

优选地，所述步骤s2中，将浸泡后的内衬基放入辊挤压设备中进行陶瓷浆料的挤压去除。

本发明的有益效果主要体现在：

1.通过本方法生产制造的高温合金多孔材料，具有强度高、高温性能好的特点，同时，由于多孔特殊结构使材料的密度减小，可大幅度降低零件的重量，该种零件可满足部分机械结构对高强度、耐高温，且减震、抗冲击的要求。

2.利用网孔泡沫海绵的连续性孔道结构，并配合采用浸润性较优地陶瓷浆料形成烧结内衬，在合金浇铸成型后易于陶瓷残留去除，得到多孔性合金基体。

3.该制备方法简洁易行，满足合金材料的抗冲击性及低密度需求。

附图说明

图1是本发明中多孔抗冲击高温合金材料的结构示意图。

图2是本发明中烧结成型后网状基体的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供多孔抗冲击高温合金材料的制备方法。以下结合附图对本发明技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。

多孔抗冲击高温合金材料的制备方法，包括如下步骤：

s1空隙成型填料选择，

采用有机网孔泡沫海绵作为内衬基，并制备以sio和al2o3为基材的陶瓷浆料。

s2内衬基填充处理，

将内衬基在陶瓷浆料中浸泡后进行挤压晾干；

s3高温烧结，

将晾干后的内衬基放入焙烧炉内进行烧结成型，形成连续的网状基体；

s4浇筑成型，

采用耐火材料将网状基体包围并预留浇铸部，将熔炼后的高温合金沿浇铸部进行浇铸成型，形成浇铸基体；

s5蒸煮去陶瓷，

将浇铸基体放入50％的koh沸腾溶液中进行蒸煮；

s6高压冲洗，

对蒸煮后的浇铸基体进行高压冲洗，得到多孔抗冲击高温合金材料。

优选地，所述步骤s2中，将浸泡后的内衬基放入辊挤压设备中进行陶瓷浆料的挤压去除。s1空隙成型填料选择，

采用有机网孔泡沫海绵作为内衬基，并制备以sio和al2o3为基材的陶瓷浆料。

s2内衬基填充处理，

将内衬基在陶瓷浆料中浸泡后进行挤压晾干；

s3高温烧结，

将晾干后的内衬基放入焙烧炉内进行烧结成型，形成连续的网状基体；

s4浇筑成型，

采用耐火材料将网状基体包围并预留浇铸部，将熔炼后的高温合金沿浇铸部进行浇铸成型，形成浇铸基体；

s5蒸煮去陶瓷，

将浇铸基体放入50％的koh沸腾溶液中进行蒸煮；

s6高压冲洗，

对蒸煮后的浇铸基体进行高压冲洗，得到多孔抗冲击高温合金材料。

更细化地，步骤s2中，将浸泡后的内衬基放入辊挤压设备中进行陶瓷浆料的挤压去除。

具体实施例中，采用聚氨酯有机网孔泡沫海绵作为内衬基，采用5％～10％的naoh溶液进行处理，利用羟甲基纤维素和硅油浸泡使得内衬基表面粗糙度增加。

采用sio和al2o3为骨料配合高岭土、膨润土、滑石粉和硅石粉制得陶瓷浆料，并在陶瓷浆料中增加流平剂及粘接剂。

将内衬基在陶瓷浆料中浸泡后进行挤压晾干，具体地，浸泡时间超过1h，再将浸泡后的内衬基放入辊挤压设备中进行陶瓷浆料的挤压去除。将多余的浆料挤出使得内部连续孔洞无堵塞。

在恒温恒湿环境下进行晾干作业，相对湿度低于15％，晾干温度为35～60℃。

将晾干后的内衬基放入焙烧炉内进行烧结成型，如图2所示，形成连续的网状基体。此时内部有机海绵纤维被燃烧去除。

采用耐火材料将网状基体包围并预留浇铸部，将熔炼后的高温合金沿浇铸部进行浇铸成型，形成浇铸基体。高温合金为以铁、镍、钴为基的高温合金材料。

需要说明的是，耐火材料与网状基体之间为面贴靠包裹，并且浇铸面不高于网状基体的顶面，保障成型后的浇铸基体外周面空隙暴露在外。

将浇铸基体放入50％的koh沸腾溶液中进行蒸煮，浇铸基体中的陶瓷材料会从孔道内析出，从而得到有效去除。

对蒸煮后的浇铸基体进行高压冲洗，将残留陶瓷材料冲洗去除，得到如图1所示的多孔抗冲击高温合金材料。

通过以上描述可以发现，本发明多孔抗冲击高温合金材料的制备方法，通过本方法生产制造的高温合金多孔材料，具有强度高、高温性能好的特点，同时，由于多孔特殊结构使材料的密度减小，可大幅度降低零件的重量，该种零件可满足部分机械结构对高强度、耐高温，且减震、抗冲击的要求。利用网孔泡沫海绵的连续性孔道结构，并配合采用浸润性较优地陶瓷浆料形成烧结内衬，在合金浇铸成型后易于陶瓷残留去除，得到多孔性合金基体。该制备方法简洁易行，满足合金材料的抗冲击性及低密度需求。

以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。