一种长纤维多孔隙金属材料的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种长纤维多孔隙金属材料的制造方法，首先，将金属长纤维丝材进行编织，形成编织体，所述编织体外形最小特征尺寸大于金属长纤维丝材横截面最大几何特征尺寸的5倍，且当金属长纤维丝材横截面为圆形时，编织体外形最小特征尺寸大于5倍丝径；其次，对编织体进行冶金结合工艺，使丝材之间接触的地方实现冶金结合，而丝材之间没有接触的地方则构成了孔隙，且孔隙沿丝材轨迹方向分布；最终便可制造获得所需的长纤维多孔隙金属材料。本发明专利技术方法制造的长纤维多孔隙金属材料，长纤维是连续的，具有丝材高的力学性能、高的疲劳强度和抗冲击性能，同时具有常规体积材料的刚度，可以像普通金属材料一样加工成承力和构成结构形状的机械零件。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，首先，将金属长纤维丝材进行编织，形成编织体，所述编织体外形最小特征尺寸大于金属长纤维丝材横截面最大几何特征尺寸的5倍，且当金属长纤维丝材横截面为圆形时，编织体外形最小特征尺寸大于5倍丝径；其次，对编织体进行冶金结合工艺，使丝材之间接触的地方实现冶金结合，而丝材之间没有接触的地方则构成了孔隙，且孔隙沿丝材轨迹方向分布；最终便可制造获得所需的长纤维多孔隙金属材料。本专利技术方法制造的长纤维多孔隙金属材料，长纤维是连续的，具有丝材高的力学性能、高的疲劳强度和抗冲击性能，同时具有常规体积材料的刚度，可以像普通金属材料一样加工成承力和构成结构形状的机械零件。【专利说明】
本专利技术涉及多孔隙材料制造的
，尤其是指一种长纤维多孔隙金属材料的 制造方法。
技术介绍
铸造模具注入熔融金属时气体物质或空气不能从铸模内排出，就会产生熔融金属 流动性不佳及在铸件中形成气体缺陷等问题。塑料注射成型过程中，必须将模腔中的空气、 聚合物中析出的气体以及塑料原料和脱模剂中挥发出的水蒸气完全彻底地排除干净，如果 模腔中的气体不能顺利排除，则会造成充不满、制品产生熔接痕迹、裂纹、黑斑等表面质量 缺陷。为了避免这些问题，在铸模、塑料模具上设计通气孔或排气系统。但是，不可能在铸 模、塑料模具所有需要排气的部分设置排气孔，时常会出现模具中气体不能顺利排出，造成 成型的产品质量问题。 日本专利第6-33112号公开了一种生产多孔模具材料的方法，这种方法包括：压 缩金属粉末混合物以形成压实体，混合物包括主要由低C和低N-Cr不锈钢颗粒构成的80 % 重量的粉末和20%重量的不锈钢短纤维，这种不锈钢短纤维的直径为20至100微米，长度 为0. 4至3. 0_，再将压实体烧结成烧结体，在氮气气氛中加热形成氮化体，并将氮化体以 5. 5°C /分钟或更大的平均冷却速率迅速冷却至250°C或更低的温度，在500至650°C的温 度再热冷却的氮化体。公开（公告）号：CN1153688新东工业株式会社申请号为96112336. 2 用于铸造的多孔模具材料及其生产方法，使用主要含有铁素体不锈钢颗粒的粉末与不锈钢 短纤维的混合物，经过加压、烧结、喷射氮气处理及冷却及再次加热制成的，多孔模具材料 含有20至50微米范围的孔，孔隙率为25至35%。申请号为2006100370076中国专利技术专 利一种自透气性金属模具的制造方法，对金属粉末进行粒度分级，为了提高透气性不锈钢 金属块体材料的强韧性，在不锈钢粉末中加入不锈钢短纤维粉末，不锈钢短纤维粉末添加 量约为5%?30%。压制金属粉末块体生坯，然后将金属粉末块体生坯烧结获得透气性金 属块体，通过机械加工方法或电加工方法将透气性金属块体制造成透气性金属模具型腔零 件，将透气性金属模具型腔零件与成型模具的其它零件组合构成成型模具。采用粉末冶金 透气钢自身具有连通的微孔隙，气体可以直接从模具材料中透出，具有理想的排气功能，模 具上不必再设置通气孔和排气系统，因此带来许多技术效果，如改善熔融金属在模腔中的 流动性及减少气体缺陷等。但金属粉末烧结多孔材料的缺点是：材质不连续，粉和粉之间的 烧结界面是材料的薄弱环节，材质较脆、抗冲击性能差，不耐腐蚀、使用寿命短，制造工艺复 杂、成本很高。 金属丝材的生产方法有单丝拉拔法、集束拉拔法、切削法、熔抽法等，纤维直径可 达1?2 μ m，强度高达1200?1800MPa，因而具有较高的抗拉强度和高的疲劳强度，用来制 造钢丝绳和桥梁拉索及琴弦等。但丝材直径较小容易弯曲变形，编成绳后也不具有刚度，仍 容易弯曲变形，无法制造成结构零件。有的将金属纤维编织作为复合材料的增强体，有的将 金属纤维切断加入到粉末材料和复合材料中提高材料的强度和抗冲击性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种具有高力学性能和高疲 劳强度性能的长纤维多孔隙金属材料的制造方法。 为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种长纤维多孔隙金属材料的制 造方法，首先，将金属长纤维丝材进行编织，形成编织体，所述编织体外形最小特征尺寸大 于金属长纤维丝材横截面最大几何特征尺寸的5倍，且当金属长纤维丝材横截面为圆形 时，编织体外形最小特征尺寸大于5倍丝径；其次，对编织体进行冶金结合工艺，使丝材之 间接触的地方实现冶金结合，而丝材之间没有接触的地方则构成了孔隙，且孔隙沿丝材轨 迹方向分布；最终便可制造获得所需的长纤维多孔隙金属材料。 当需要获得小孔隙尺寸的多孔隙金属材料时，可对编织体进行金属塑性压力加 工，压缩一下编织体，使编织体内孔隙尺寸减小，并使丝材之间实现冶金结合，最终便可制 造获得小孔隙尺寸的长纤维多孔隙金属材料。 所述冶金结合可通过加热烧结实现。 所述塑性压力加工对于室温条件下易于塑性变形的金属进行冷塑性压力加工；而 对于室温条件下难于塑性变形的金属，则需在金属的热塑性加工温度范围内进行，即先对 金属长纤维丝材编织而成的编织体进行加热，达到金属的热塑性加工温度后，再对编织体 进行塑性压力加工。 将金属长纤维丝材进行紧密编织之前，可先对其进行表面处理，使丝材表面生成 表面膜。 所述编织体为绳索、管、型材、板状或块状。 所述塑性压力加工有锻压、挤压、拉拔或轧制。 所述长纤维多孔隙金属材料为线材、棒材、管材、型材、板材或块体材料。 所述表面处理有渗氮、渗碳、镀铬、镀镍或镀锌。 本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果： 1、由于材料是纤维编织获得，纤维相互约束，互相制约； 2、本专利技术方法制造的长纤维多孔隙金属材料，长纤维是连续的，具有丝材高的力 学性能、高的疲劳强度和抗冲击性能，同时具有常规体积材料的刚度，可以像普通金属材料 一样加工成承力和构成结构形状的机械零件，如加工成汽车连杆轴类件、齿轮运动传递件、 弹簧、底盘、板料冲压成形件等，又由于材料含微孔隙，密度相对于同材质的无孔隙材料小， 可以实现机械结构的轻量化； 3、采用的丝材直径相同时，编织烧结后形成的材料孔隙均匀； 4、通过表面处理附着在丝材表面的物质随着丝材均匀地分布到制备的材料中，可 以提高材料的力学性能； 5、对丝材进行表面处理后，表面膜完整地包覆在丝材的表面，编织烧结之后丝材 的表面膜随丝材均匀地分布到了制备的新材料之中，制备出的长纤维多孔隙金属材料的每 一根纤维都受到表面膜的保护，金属体积材料抗腐蚀性能得到大幅提高； 6、易于控制孔隙的最终尺寸大小，及孔隙尺寸的分布； 7、制得的孔隙沿纤维编织方向分布，气体透过阻力小，透气快，采用钢丝作为金属 长纤维丝材，可制造获得透气模具钢； 8、工艺简单操作方便，易于制造大尺寸的多孔隙材料，效率高，成本低。 【具体实施方式】 下面结合多个具体实施例对本专利技术作进一步说明。 实施例1 本专利技术所述长纤维多孔隙金属材料的制造方法，其情况为：首先，将金属长纤维丝 材进行编织，形成编织体（可以编织为绳索、管、型材、板状或块状等），所述编织体外形最 小特征尺寸大于金属长纤维丝材横截面最大几何特征尺寸的5倍，且当金属长纤维丝材横 截面为圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长纤维多孔隙金属材料的制造方法，其特征在于：首先，将金属长纤维丝材进行编织，形成编织体，所述编织体外形最小特征尺寸大于金属长纤维丝材横截面最大几何特征尺寸的5倍，且当金属长纤维丝材横截面为圆形时，编织体外形最小特征尺寸大于5倍丝径；其次，对编织体进行冶金结合工艺，使丝材之间接触的地方实现冶金结合，而丝材之间没有接触的地方则构成了孔隙，且孔隙沿丝材轨迹方向分布；最终便可制造获得所需的长纤维多孔隙金属材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周照耀，吴菲，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44