一種不銹鋼纖維氈的燒結(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬多孔材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種不銹鋼纖維氈的燒結(jié)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 燒結(jié)金屬纖維氈是一種結(jié)構(gòu)功能一體化材料。這種材料有望應(yīng)用于能量吸收，過(guò) 濾，燃料電池，熱交換器等多種領(lǐng)域。在燒結(jié)金屬纖維氈的制備中，燒結(jié)是關(guān)鍵過(guò)程，其保證 了纖維燒結(jié)結(jié)點(diǎn)的冶金結(jié)合，直接影響力學(xué)性能和腐蝕性能。316L不銹鋼纖維氈的常規(guī)燒 結(jié)工藝是將未經(jīng)壓縮的纖維毛氈直接放置于真空爐中在1200°C~1300°C下保溫2h~3h 使其燒結(jié)成為具有一定孔隙度的纖維燒結(jié)氈。例如中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN102068857A，記載了 一種金屬纖維氈的生產(chǎn)方法，其特征在于直接將金屬纖維毛氈疊加后放入真空燒結(jié)爐中燒 結(jié)，燒結(jié)溫度為ll〇〇°C~1500°C，保溫時(shí)間為1~5h，冷卻降溫后得到一定孔隙度的的金屬 纖維氈，最后將燒結(jié)后的金屬纖維氈經(jīng)過(guò)乳機(jī)壓制后調(diào)節(jié)厚度，得到規(guī)定厚度的金屬纖維 氈成品。由于傳統(tǒng)工藝的燒結(jié)溫度過(guò)高，保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，金屬纖維內(nèi)部晶粒容易粗化，顯著 降低了金屬纖維燒結(jié)氈的力學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不銹鋼纖維 氈的燒結(jié)方法。該方法不僅能實(shí)現(xiàn)不銹鋼纖維之間牢固的冶金結(jié)合，還能夠有效地避免纖 維內(nèi)部晶粒的粗化，從而使不銹鋼纖維燒結(jié)氈的力學(xué)性能顯著提高。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種不銹鋼纖維氈的燒結(jié)方 法，其特征在于，該方法為：將不銹鋼纖維氈置于微波燒結(jié)爐中，先在無(wú)微波條件下升溫至 300°C~60(TC后保溫0. 5h~2h進(jìn)行預(yù)燒結(jié)處理，自然冷卻后得到預(yù)燒結(jié)氈，然后將所述預(yù) 燒結(jié)氈在微波條件下升溫至700°C~900°C后保溫IOmin~30min進(jìn)行燒結(jié)處理，自然冷卻 后得到燒結(jié)后的不銹鋼纖維氈。
[0005] 上述的一種不銹鋼纖維氈的燒結(jié)方法，其特征在于，所述預(yù)燒結(jié)處理和燒結(jié)處理 均在保護(hù)性氣體的保護(hù)下進(jìn)行，所述保護(hù)性氣體為氦氣和氫氣的混合氣體。
[0006] 上述的一種不銹鋼纖維氈的燒結(jié)方法，其特征在于，所述保護(hù)性氣體為氦氣和氫 氣按體積比9:1混合均勻而成的混合氣體。
[0007] 上述的一種不銹鋼纖維氈的燒結(jié)方法，其特征在于，所述預(yù)燒結(jié)處理和燒結(jié)處理 均在真空條件下進(jìn)行。
[0008] 上述的一種不銹鋼纖維氈的燒結(jié)方法，其特征在于，所述預(yù)燒結(jié)氈的升溫速率為 45°C/min~9CTC/min〇
[0009] 上述的一種不銹鋼纖維氈的燒結(jié)方法，其特征在于，所述不銹鋼纖維氈為316L不 銹鋼纖維氈。
[0010] 上述的一種不銹鋼纖維氈的燒結(jié)方法，其特征在于，在對(duì)所述預(yù)燒結(jié)氈進(jìn)行燒結(jié) 處理前，預(yù)先采用油壓機(jī)將所述預(yù)燒結(jié)氈的孔隙率壓制至60%~85%。
[0011] 上述的一種不銹鋼纖維氈的燒結(jié)方法，其特征在于，所述不銹鋼纖維氈中不銹鋼 纖維的絲徑為8ym~200ym。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0013] 1、本發(fā)明首先對(duì)不銹鋼纖維氈在300°C~600°C低溫進(jìn)行預(yù)燒結(jié)處理，用以去除 纖維內(nèi)部彈性應(yīng)力，保證后續(xù)處理時(shí)纖維間能夠充分接觸。低溫?zé)Y(jié)處理的溫度嚴(yán)格限制 在300°C~600°C之間，保溫時(shí)間限制在0. 5h~2h之間，這是由于，溫度過(guò)低/時(shí)間過(guò)短無(wú) 法有效消除纖維內(nèi)部彈性應(yīng)力，溫度過(guò)高/時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則材料內(nèi)部晶粒過(guò)大，力學(xué)性能降低。
[0014] 2、本發(fā)明將預(yù)處理后的不銹鋼纖維氈在700°C~900°C進(jìn)行微波燒結(jié)處理，由于 微波場(chǎng)在金屬纖維之間產(chǎn)生放電，使纖維接觸區(qū)域熔化形成液相，通過(guò)液相燒結(jié)加快了纖 維之間燒結(jié)結(jié)點(diǎn)的形成，纖維表面有熔化產(chǎn)生的斑點(diǎn)痕跡。因此纖維在較低溫度下就可以 形成良好的冶金結(jié)合，而且由于微波加熱的升溫速度較快，保溫時(shí)間短，燒結(jié)溫度低，避免 了纖維內(nèi)部晶粒的粗化，因此提高了單根纖維的強(qiáng)度，材料整體拉伸強(qiáng)度也由此提高。
[0015] 3、本發(fā)明不僅能實(shí)現(xiàn)不銹鋼纖維之間牢固的冶金結(jié)合，還能夠有效地避免纖維內(nèi) 部晶粒的粗化，從而使不銹鋼纖維燒結(jié)氈的力學(xué)性能顯著提高。
[0016] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1燒結(jié)后的不銹鋼纖維氈的表面形貌SEM照片。
[0018] 圖2為本發(fā)明對(duì)比例1燒結(jié)后的不銹鋼纖維氈的表面形貌SEM照片。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本發(fā)明中所述的微波燒結(jié)爐為現(xiàn)有常見(jiàn)設(shè)備，本發(fā)明實(shí)施例中所采用的微波燒結(jié) 爐是生產(chǎn)廠家為長(zhǎng)沙隆泰微波熱工有限公司、型號(hào)為HAMiLab-V型的微波氣氛燒結(jié)爐，其 最大功率為3kW，頻率為2. 45GHz。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 本實(shí)施例不銹鋼纖維氈的燒結(jié)方法為：將纖維絲徑為28ym的316L不銹鋼纖維 氈置于微波燒結(jié)爐中，首先關(guān)閉微波功能，使不銹鋼纖維在無(wú)微波條件下升溫至400°C后保 溫0. 5h進(jìn)行預(yù)燒結(jié)處理，自然冷卻后得到預(yù)燒結(jié)氈；然后打開(kāi)微波功能，將所述預(yù)燒結(jié)氈 在微波條件下以50°C/min的速率升溫至800°C后保溫20min進(jìn)行燒結(jié)處理，自然冷卻后得 到燒結(jié)后的不銹鋼纖維氈。
[0022] 優(yōu)選地，為防止不銹鋼纖維氈發(fā)生氧化，本實(shí)施例在對(duì)其進(jìn)行預(yù)燒結(jié)處理和燒結(jié) 處理時(shí)均在保護(hù)性氣體的保護(hù)下進(jìn)行，所述保護(hù)性氣體為氦氣和氫氣的混合氣體，優(yōu)選由 氦氣和氫氣按體積比9 : 1混合均勻而成的混合氣體。為保證產(chǎn)品孔隙率滿足相關(guān)技術(shù)要 求，在對(duì)所述預(yù)燒結(jié)氈進(jìn)行燒結(jié)處理前，預(yù)先采用油壓機(jī)將所述預(yù)燒結(jié)氈的孔隙率壓制至 83%〇
[0023] 將本實(shí)施例燒結(jié)后的不銹鋼纖維氈切割成長(zhǎng)8cm、寬2cm、高0. 5cm的塊狀試樣，然 后將塊狀試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測(cè)得其拉伸性能見(jiàn)表1。圖1為本實(shí)施例燒結(jié)后的不銹鋼纖維 氈的表面形貌SEM照片。由圖1可知，經(jīng)本實(shí)施例燒結(jié)后的不銹鋼纖維氈，其纖維結(jié)點(diǎn)附近 在微波場(chǎng)中產(chǎn)生高溫放電，局部融化，促使纖維在遠(yuǎn)低于常規(guī)燒結(jié)溫度就實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。
[0024] 實(shí)施例2
[0025] 本實(shí)施例不銹鋼纖維氈的燒結(jié)方法為：將纖維絲徑為28ym的316L不銹鋼纖維 氈置于微波燒結(jié)爐中，首先關(guān)閉微波功能，使不銹鋼纖維在無(wú)微波條件下升溫至400°C后保 溫2h進(jìn)行預(yù)燒結(jié)處理，自然冷卻后得到預(yù)燒結(jié)氈；然后打開(kāi)微波功能，將所述預(yù)燒結(jié)氈在 微波條件下以90°C/min的速率升溫至800°C后保溫IOmin進(jìn)行燒結(jié)處理，自然冷卻后得到 燒結(jié)后的不銹鋼纖維氈。
[0026] 優(yōu)選地，為防止不銹鋼纖維氈發(fā)生氧化，本實(shí)施例在對(duì)其進(jìn)行預(yù)燒結(jié)處理和燒結(jié) 處理時(shí)均在真空條件下進(jìn)行。為保證產(chǎn)品孔隙率滿足相關(guān)技術(shù)要求，在對(duì)所述預(yù)燒結(jié)氈進(jìn) 行燒結(jié)處理前，預(yù)先采用油壓機(jī)將所述預(yù)燒結(jié)氈的孔隙率壓制至83%。
[0027] 將本實(shí)施例燒結(jié)后的不銹鋼纖維氈切割成長(zhǎng)8cm、寬2cm、高0. 5cm的塊狀試樣，然 后將塊狀試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測(cè)得其拉