專利名稱：一種非晶合金蜂窩材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非晶合金蜂窩材料及其制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的材料，孔洞的邊界或表面由支柱或平板構(gòu)成；其中一種由大量多邊形孔在平面上聚集形成的二維結(jié)構(gòu)，由于其形狀類似于蜂房的六邊形結(jié)構(gòu)而被稱為蜂窩材料。蜂窩材料中，金屬蜂窩材料作為一種含有大量直通孔、具有高比剛度、高比強度和各向異性的功能材料，具有良好的減震降噪、緩沖吸能以及電磁屏蔽等性能。目前金屬蜂窩材料的制備方法主要有(1)將金屬薄板帶加工成波紋狀，然后再粘接或焊接成金屬蜂窩材料，這種方法制備的金屬蜂窩材料直通孔與直通孔之間連接強度不高，嚴重的影響了金屬蜂窩材料本身的強度；( 采用金屬粉末增塑擠壓-燒結(jié)工藝制備金屬蜂窩材料，雖然改善了方法(1)中所存在的直通孔與直通孔之間連接性能較差的狀況，但是這種制備金屬蜂窩材料的方法成本較高，不易于推廣；(3) Gasar法制備蜂窩材料， 這種方法是利用飽和溶解有氫氣(或氧氣、氮氣等)的金屬熔體定向凝固，借助氫氣在金屬液相與固相中存在的較大溶解度差，利用金屬-氣體共晶反應(yīng)，使氣相與固相一起協(xié)同生長，來獲得圓柱形氣孔沿凝固方向定向排列于金屬中的多孔結(jié)構(gòu)，但是目前來講這種制備方法仍處于研究階段，不能夠很好的控制制備得到的金屬蜂窩材料的孔徑和孔形狀，因此這種方法重復(fù)性較差、性能不穩(wěn)定、不能得到在孔軸向上尺寸較大的金屬蜂窩材料并且成本較高。以上方法制備的金屬蜂窩材料普遍強度較低，制約了金屬蜂窩材料的使用和推廣。本發(fā)明充分利用了非晶合金的高強度、高彈性、良好的沖擊韌性、耐腐蝕性能等優(yōu)異的力學(xué)性能和化學(xué)性能，提出將非晶合金與按規(guī)律排列的空心管復(fù)合的辦法來制備非晶合金蜂窩材料，提高金屬蜂窩材料的強度和緩沖吸能的性能。通過控制空心管孔徑來控制非晶合金蜂窩材料的孔隙率和孔徑，通過控制空心管的數(shù)量和長度來控制非晶合金蜂窩材料尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中制備得到的金屬蜂窩材料普遍強度較低的缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供一種非晶合金蜂窩材料，所述非晶合金蜂窩材料強度較高。本發(fā)明的目的之二在于提供一種本發(fā)明所述的非晶合金蜂窩材料的制備方法，所述方法制備得到的非晶合金蜂窩材料強度較高，孔隙率、孔徑以及外觀尺寸可控。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種非晶合金蜂窩材料，所述材料由空心管與非晶合金復(fù)合而成，以空心管為直通孔，非晶合金為基體；其中，所述空心管的熔點高于所述非晶合金。優(yōu)選空心管的材料為金屬材料或陶瓷材料。優(yōu)選空心管的內(nèi)徑為10 μ m 2mm,空心管壁厚為1 μ m 0. 3mm ；更優(yōu)選空心管的內(nèi)徑為0. 5mm 2mm，空心管壁厚為80 μ m 0. 3mm。本發(fā)明所述的一種非晶合金蜂窩材料的制備方法，所述方法具體步驟如下1)將空心管兩端封口，防止非晶合金基體進入空心管內(nèi)部。2)將封口的空心管排列成預(yù)制體放入金屬模具中。3)在惰性氣氛保護下，加熱使合金或非晶合金完全熔化得到熔體，加壓使熔體浸滲到金屬模具中的預(yù)制體空心管與空心管之間的縫隙內(nèi)，并使熔體快速冷卻凝固形成非晶合金基體，得到本發(fā)明所述的一種非晶合金蜂窩材料。其中，根據(jù)設(shè)計要求選擇空心管的規(guī)格尺寸、數(shù)量和/或在金屬模具中的排列方式，可以控制本發(fā)明所述方法制備得到的非晶合金蜂窩材料的孔隙率、孔徑以及外觀尺寸。所述金屬模具材料為導(dǎo)熱性大的金屬材料，可使熔體快速冷卻凝固形成非晶合金基體；優(yōu)選金屬模具材料為銅。所述惰性氣氛為不與本發(fā)明所述非晶合金蜂窩材料中的空心管、合金和非晶合金產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的惰性氣體。所述熔體快速冷卻凝固條件為本領(lǐng)域使合金快速冷卻凝固形成非晶合金材料的常規(guī)技術(shù)手段。有益效果1.本發(fā)明一種非晶合金蜂窩材料，所述材料采用非晶合金材料作為基體，強度較高，同時內(nèi)部直通孔由空心管形成，進一步提高了所述材料強度；2.本發(fā)明一種非晶合金蜂窩材料的制備方法，所述方法制備的非晶合金蜂窩材料具有較高的強度，還可以方便地控制所述材料的孔隙率、孔徑以及外觀尺寸。


圖1為實施例1所述一種非晶合金蜂窩材料的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1-空心管，2-基體。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例11)將外徑為1mm、壁厚為0. 15mm、長為40mm的不銹鋼304合金空心管1兩端封口， 再用質(zhì)量濃度為1 %的HCl酸洗以去除所述空心管1表面的氧化皮和雜質(zhì)，然后用去離子水沖洗，干燥備用?；脤⑺隹招墓?豎直碼放在內(nèi)徑為50mm圓形的銅模具中，然后將銅模具放置于電弧熔煉爐中。3)取Zi^55Cu3tlAliciNi5非晶合金放置于電弧熔煉爐中銅模具上方帶有噴嘴的石英坩堝中，在氬氣氣氛保護下，將非晶合金在電弧熔煉爐中加熱至1300°C完全熔化得到熔體； 對熔體施加^Kpa的壓力，將熔體壓入銅模具中的空心管1與空心管1之間并使其快速冷卻凝固為非晶合金基體2，得到一種非晶合金蜂窩材料，從銅模具中取出非晶合金蜂窩材料將其中空心管1的兩端封口打開。所述非晶合金蜂窩材料由空心管1與非晶合金復(fù)合而成， 以空心管1為直通孔，非晶合金為基體2，其中孔徑為0. 7mm，孔隙率為38%。
實施例21)取外徑為2mm、壁厚為0. 1mm、長為40mm的不銹鋼304合金空心管1兩端封口， 再用質(zhì)量濃度為1 %的HCl酸洗以去除所述空心管1表面的氧化皮和雜質(zhì)，然后用去離子水沖洗，干燥備用?；脤⑺隹招墓?豎直碼放在內(nèi)徑為50mm的圓形銅模具中，然后將銅模具放置于電弧熔煉爐中。3)稱取合金粉末，以所述合金粉末的總體質(zhì)量為100%計，其中^ 粉的質(zhì)量分數(shù)為50%、Cu粉的質(zhì)量分數(shù)為25%、Al粉的質(zhì)量分數(shù)為9%、Ni粉的質(zhì)量分數(shù)為16%，將所述合金粉末放置于電弧熔煉爐中銅模具上方帶有噴嘴的石英坩堝中，在氬氣氣氛保護下， 將所述合金粉末在電弧熔煉爐中加熱至1300°C完全熔化得到熔體；對熔體施加55Kpa的壓力，將熔體壓入銅模具中的空心管1與空心管1之間并使其快速冷卻凝固為非晶合金基體 2，得到一種非晶合金蜂窩材料，從銅模具中取出非晶合金蜂窩材料將其中空心管1的兩端封口打開。所述非晶合金蜂窩材料由空心管1與非晶合金復(fù)合而成，以空心管1為直通孔， 非晶合金為基體2，其中孔徑0. 8mm,孔隙率為63%。本發(fā)明包括但不限于以上實施例，凡是在本發(fā)明的精神和原則之下進行的任何等同替換或局部改進，都將視為在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種非晶合金蜂窩材料，其特征在于所述材料由空心管(1)與非晶合金復(fù)合而成， 以空心管(1)為直通孔，非晶合金為基體O)；其中，所述空心管(1)的熔點高于所述非晶I=I 巫 O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶合金蜂窩材料，其特征在于所述空心管(1)的材料為金屬材料或陶瓷材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶合金蜂窩材料，其特征在于所述空心管(1)的內(nèi)徑為10 μ m 2匪，空心管(1)的壁厚為1 μ m 0. 3匪。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶合金蜂窩材料，其特征在于所述空心管(1)的內(nèi)徑為0. 5mm 2mm，空心管(1)的壁厚為80 μ m 0. 3mm。
5.一種如權(quán)利要求1所述的非晶合金蜂窩材料的制備方法，其特征在于所述方法步驟如下1)將空心管⑴兩端封口；2)將封口的空心管(1)排列成預(yù)制體放入金屬模具中；3)在惰性氣氛保護下，加熱使合金或非晶合金完全熔化得到熔體，加壓使熔體浸滲到金屬模具中的預(yù)制體空心管(1)與空心管(1)之間的縫隙內(nèi)，并使熔體快速冷卻凝固形成非晶合金基體O)，得到一種非晶合金蜂窩材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種非晶合金蜂窩材料的制備方法，其特征在于金屬模具材料為銅。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非晶合金蜂窩材料及其制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。所述非晶合金蜂窩材料由空心管與非晶合金復(fù)合而成，以空心管為直通孔，非晶合金為基體；其中，空心管的熔點高于非晶合金；所述非晶合金蜂窩材料的強度較高。本發(fā)明所述非晶合金蜂窩材料通過將空心管兩端封口后排列成預(yù)制體放入金屬模具中；在惰性氣氛保護下，加熱使合金或非晶合金完全熔化得到熔體，加壓使熔體浸滲到金屬模具中的預(yù)制體空心管與空心管之間的縫隙內(nèi)，并使熔體快速冷卻凝固形成非晶合金基體制備得到；可以方便地控制所述非晶合金蜂窩材料的孔隙率、孔徑以及外觀尺寸。
文檔編號C22C45/00GK102534433SQ20121000934
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者劉穎, 李紅, 溫術(shù)來, 王玉鋒, 趙修臣 申請人:北京理工大學(xué)