本發(fā)明屬于泡沫鋁材料，具體涉及一種球形規(guī)則分布多孔金屬的制備方法及制備裝置。

背景技術(shù)：

1、多孔泡沫鋁是一種結(jié)構(gòu)功能一體化的材料，具有較高的比強(qiáng)度、比剛度，很好的能量吸收特性、阻尼性能、吸聲性能，因而在交通運(yùn)輸、航空航天、機(jī)械、包裝等行業(yè)具有廣泛的用途。到目前為止，從各國(guó)研究的泡沫鋁所發(fā)泡的形態(tài)來(lái)說(shuō)，泡沫鋁材料一般分為兩種泡型的存在，一種是氣泡獨(dú)立存在，稱之為獨(dú)立氣泡型，也叫閉孔型，另一種是氣泡呈連續(xù)狀態(tài)，稱之為連續(xù)氣泡型，也叫開孔型。

2、多孔泡沫鋁按照孔的形狀分為：球形、正多面體形和多角形孔。目前，正多面體形和多角形孔通常不規(guī)則，內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，性能的可重復(fù)性和可再現(xiàn)性較差。因此，開發(fā)球形形狀的通孔泡沫鋁及相應(yīng)的制備技術(shù)對(duì)于實(shí)際應(yīng)用是非常必要的，而球形多孔泡沫鋁的主要工藝為滲流法，其過(guò)程為：先制備球形顆粒，再將球形顆粒制備成多孔預(yù)制體，將金屬液施加以一定壓力，使其浸滲到多孔預(yù)制體內(nèi)，待凝固后將顆粒去除，即獲得孔洞三維貫通的泡沫金屬。其中，球形顆粒多孔預(yù)制體的制成是其關(guān)鍵性工藝之一。

3、目前球形顆粒預(yù)制體的制備方法有多種，例如采用多角形氯化鈉顆粒作為原材料，將多角氯化鈉顆粒進(jìn)行球化處理，然后制成多孔預(yù)制體；或者先用球磨機(jī)把鹽粉粉碎進(jìn)行篩分，然后將氯化鈉顆粒放在粗糙的盤子里進(jìn)一步拋光處理，獲得球形氯化鈉顆粒。

4、然而，由于材質(zhì)的局限性，目前的球形多孔泡沫鋁的生產(chǎn)過(guò)程存在一個(gè)很大的問(wèn)題，就是多孔預(yù)制體從金屬材料中的脫模不充分不徹底，存在粘附的現(xiàn)象；因此，本方案提出一種球形規(guī)則分布多孔金屬的制備方法及制備裝置，用于解決上述的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種球形規(guī)則分布多孔金屬的制備方法及制備裝置，解決了使得多孔預(yù)制體從金屬材料中的脫模充分徹底的技術(shù)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)氯化鈉進(jìn)行改性處理，使得多孔預(yù)制體的材料和工藝進(jìn)行優(yōu)化，避免了粘附的現(xiàn)象，極大的方便了泡沫鋁的脫模清理過(guò)程。

2、一種球形規(guī)則分布多孔金屬的制備方法，具體包括如下步驟：

3、步驟s1：將鋁錠放入熔鋁爐中熔化成鋁液待用；

4、步驟s2：準(zhǔn)備硫酸鈉、氯化鈉、磷酸鹽、高嶺土、六亞甲基四胺、改性淀粉，分別按質(zhì)量比例（2.0-3.0）：（5.0-7.0）：（0.5-1.5）：（1.0-3.0）：（1.0-2.0）：（0.5-1.0）混合，并放置在球磨機(jī)中進(jìn)行球化處理，形成多孔預(yù)制體；

5、步驟s3：將多孔預(yù)制體放置在模具中，并使其均勻的充滿模具，并將模具進(jìn)行預(yù)熱處理；

6、步驟s4：預(yù)熱后，將模具取出，隨后將鋁液注入模具中，注入的過(guò)程中，對(duì)模具的底部抽真空，注入完畢后，對(duì)模具的頂端內(nèi)部增加氣壓；

7、步驟s5：等冷卻結(jié)束，拆卸相關(guān)裝置和模具，取出金屬件，清洗后獲得無(wú)粘結(jié)的球形泡沫鋁材料。

8、優(yōu)選的，所述步驟s2中，還混合有石墨烯，且硫酸鈉與石墨烯的質(zhì)量比為：硫酸鈉/石墨烯=（2.0-3.0）：（1.0-2.0）。

9、優(yōu)選的，所述步驟s2中，所述磷酸鹽+所述六亞甲基四胺、所述改性淀粉的質(zhì)量比為（2.0-2.5）：（0.6-0.8）。

10、優(yōu)選的，對(duì)模具的兩側(cè)通電，進(jìn)行電脈沖處理，使得鋁液和多孔預(yù)制體整體處于電脈沖的電場(chǎng)中。

11、一種球形規(guī)則分布多孔金屬的制備裝置，包括模具、設(shè)置在所述模具底端的振動(dòng)器、與所述模具頂端連接的通氣組件、與所述模具底端連通的吸氣組件、與所述模具外側(cè)連接的電脈沖組件，所述通氣組件、所述吸氣組件和所述電脈沖組件均連接在固定架上。

12、優(yōu)選的，所述模具包括水平設(shè)置的底板、分別定位設(shè)置在所述底板兩側(cè)的第一側(cè)板、分別定位設(shè)置在所述底板兩端的第二側(cè)板、移動(dòng)設(shè)置在所述第一側(cè)板和所述第二側(cè)板頂端的封閉板，所述底板的上端面分別設(shè)置有長(zhǎng)條槽，所述第一側(cè)板的底端嵌設(shè)在所述長(zhǎng)條槽中，所述第一側(cè)板的端部卡設(shè)在所述第二側(cè)板上；

13、所述底板的兩端分別垂直設(shè)置有豎向螺桿，所述豎向螺桿穿過(guò)所述第二側(cè)板，所述豎向螺桿的頂端設(shè)置有螺帽一；

14、兩個(gè)所述第二側(cè)板的外側(cè)分別設(shè)置有突出塊，所述突出塊上穿設(shè)有橫向螺桿，所述橫向螺桿的兩端分別設(shè)置有螺帽二形成對(duì)拉狀態(tài)，所述橫向螺桿外側(cè)穿設(shè)有緊固螺栓，所述緊固螺栓的小頭抵靠在所述第一側(cè)板上。

15、優(yōu)選的，所述通氣組件包括一端與所述封閉板連通的氣管一、與所述氣管一另一端連接的空壓機(jī)，所述空壓機(jī)固定在所述固定架上。

16、優(yōu)選的，所述吸氣組件包括一端與所述底板連通的氣管二、與所述氣管二另一端連接的真空泵，所述底板上設(shè)置有穿孔，所述穿孔內(nèi)設(shè)置有多層過(guò)濾片，所述穿孔的底端設(shè)置有螺紋筒，所述氣管二的一端與所述螺紋筒螺紋連接。

17、優(yōu)選的，所述電脈沖組件包括脈沖電源、與所述脈沖電源連接的兩根導(dǎo)線，兩根所述導(dǎo)線的一端分別連接在兩個(gè)所述第一側(cè)板上。

18、優(yōu)選的，所述固定架上轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有轉(zhuǎn)桿，所述轉(zhuǎn)桿的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述固定架上，且另一端豎直穿設(shè)有壓柱，所述壓柱的外側(cè)螺紋連接在所述轉(zhuǎn)桿上且底端壓設(shè)在所述封閉板的上端面。

19、本發(fā)明的有益效果在于如下幾點(diǎn)：

20、（1）本方案中的多孔預(yù)制體中含有硫酸鈉，由于硫酸鈉為中性,且其氧化性和還原性都很弱，因此硫酸鈉不與鋁發(fā)生任何反應(yīng),由此在高溫下，硫酸鈉也不會(huì)粘附在鋁上，方便后續(xù)的多孔預(yù)制體與泡沫鋁的脫模；

21、（2）磷酸鹽在一定程度上抑制了泡沫鋁的抗點(diǎn)蝕的能力，使得泡沫鋁容易被腐蝕，而少量的磷酸鹽則有助于泡沫鋁表面與外物的粘結(jié)；

22、本方案中的多孔預(yù)制體中含有高嶺土，高嶺土是含鋁量很高的土，主要成分氧化鋁具有良好的粘結(jié)性，有助于球化，具有一定的強(qiáng)度；

23、六亞甲基四胺不僅屬于發(fā)泡劑，同時(shí)也用于金屬清洗劑，因此，不僅有助于形成泡沫鋁，也有助于泡沫鋁后續(xù)的沖洗處理；

24、（3）在多孔預(yù)制體中增加改性淀粉，一方面增加預(yù)制體整體的穩(wěn)定性和粘度，降低表面張力，另一方面，改性淀粉與磷酸鹽起酯化反應(yīng)，可制得磷酸酯淀粉，能夠改善多孔預(yù)制體的平滑度，提升泡沫鋁孔隙的光潔度；

25、此外，改性淀粉還具有良好的抗拉強(qiáng)度、潰散性和抗吸濕性，可以不受空氣濕度的影響；

26、（4）石墨烯與鋁基體之間具有不潤(rùn)濕特性，導(dǎo)致兩者的界面結(jié)合強(qiáng)度較弱，界面載荷傳遞效率較低，這是石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的瓶頸所在，而本方案中則反其道而用之，實(shí)現(xiàn)了多孔預(yù)制體與泡沫鋁的高效分離；

27、（5）電脈沖處理金屬液有助于將合金凝固組織中的粗大樹枝狀初晶細(xì)化成球狀結(jié)構(gòu)，樹枝晶被折斷和粉碎，晶粒明顯細(xì)化，合金組織中球狀的晶粒與球狀的多孔預(yù)制體，兩者之間屬于點(diǎn)接觸，連接性很弱，因此，兩者的分離也更加容易；本方案中將晶粒細(xì)化引入到了多孔金屬的制備中。

28、（6）最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明，本方案中提供的多孔預(yù)制體配方及相應(yīng)的處理工藝，在對(duì)氯化鈉改性后，使得多孔預(yù)制體從發(fā)泡鋁中的脫模更加充分徹底，避免了粘附，且氣泡孔大小均勻，分布規(guī)則，效果很好，降低了成本，增加了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。