一種不銹鋼纖維氈的燒結方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于金屬多孔材料制備技術領域，具體涉及一種不銹鋼纖維氈的燒結方 法。
【背景技術】
[0002] 燒結金屬纖維氈是一種結構功能一體化材料。這種材料有望應用于能量吸收，過 濾，燃料電池，熱交換器等多種領域。在燒結金屬纖維氈的制備中，燒結是關鍵過程，其保證 了纖維燒結結點的冶金結合，直接影響力學性能和腐蝕性能。316L不銹鋼纖維氈的常規燒 結工藝是將未經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 使其燒結成為具有一定孔隙度的纖維燒結氈。例如中國專利文獻號CN102068857A，記載了 一種金屬纖維氈的生產方法，其特征在于直接將金屬纖維毛氈疊加后放入真空燒結爐中燒 結，燒結溫度為ll〇〇°C~1500°C，保溫時間為1~5h，冷卻降溫后得到一定孔隙度的的金屬 纖維氈，最后將燒結后的金屬纖維氈經過乳機壓制后調節厚度，得到規定厚度的金屬纖維 氈成品。由于傳統工藝的燒結溫度過高，保溫時間過長，金屬纖維內部晶粒容易粗化，顯著 降低了金屬纖維燒結氈的力學性能。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種不銹鋼纖維 氈的燒結方法。該方法不僅能實現不銹鋼纖維之間牢固的冶金結合，還能夠有效地避免纖 維內部晶粒的粗化，從而使不銹鋼纖維燒結氈的力學性能顯著提高。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種不銹鋼纖維氈的燒結方 法，其特征在于，該方法為：將不銹鋼纖維氈置于微波燒結爐中，先在無微波條件下升溫至 300°C~60(TC后保溫0. 5h~2h進行預燒結處理，自然冷卻后得到預燒結氈，然后將所述預 燒結氈在微波條件下升溫至700°C~900°C后保溫IOmin~30min進行燒結處理，自然冷卻 后得到燒結后的不銹鋼纖維氈。
[0005] 上述的一種不銹鋼纖維氈的燒結方法，其特征在于，所述預燒結處理和燒結處理 均在保護性氣體的保護下進行，所述保護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方法，其特征在于，所述保護性氣體為氦氣和氫 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方法，其特征在于，所述預燒結處理和燒結處理 均在真空條件下進行。
[0008] 上述的一種不銹鋼纖維氈的燒結方法，其特征在于，所述預燒結氈的升溫速率為 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方法，其特征在于，在對所述預燒結氈進行燒結 處理前，預先采用油壓機將所述預燒結氈的孔隙率壓制至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] 本發明與現有技術相比具有以下優點：
[0013] 1、本發明首先對不銹鋼纖維氈在300°C~600°C低溫進行預燒結處理，用以去除 纖維內部彈性應力，保證后續處理時纖維間能夠充分接觸。低溫燒結處理的溫度嚴格限制 在300°C~600°C之間，保溫時間限制在0. 5h~2h之間，這是由于，溫度過低/時間過短無 法有效消除纖維內部彈性應力，溫度過高/時間過長則材料內部晶粒過大，力學性能降低。
[0014] 2、本發明將預處理后的不銹鋼纖維氈在700°C~900°C進行微波燒結處理，由于 微波場在金屬纖維之間產生放電，使纖維接觸區域熔化形成液相，通過液相燒結加快了纖 維之間燒結結點的形成，纖維表面有熔化產生的斑點痕跡。因此纖維在較低溫度下就可以 形成良好的冶金結合，而且由于微波加熱的升溫速度較快，保溫時間短，燒結溫度低，避免 了纖維內部晶粒的粗化，因此提高了單根纖維的強度，材料整體拉伸強度也由此提高。
[0015] 3、本發明不僅能實現不銹鋼纖維之間牢固的冶金結合，還能夠有效地避免纖維內 部晶粒的粗化，從而使不銹鋼纖維燒結氈的力學性能顯著提高。
[0016] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發明實施例1燒結后的不銹鋼纖維氈的表面形貌SEM照片。
[0018] 圖2為本發明對比例1燒結后的不銹鋼纖維氈的表面形貌SEM照片。
【具體實施方式】
[0019] 本發明中所述的微波燒結爐為現有常見設備，本發明實施例中所采用的微波燒結 爐是生產廠家為長沙隆泰微波熱工有限公司、型號為HAMiLab-V型的微波氣氛燒結爐，其 最大功率為3kW，頻率為2. 45GHz。
[0020] 實施例1
[0021] 本實施例不銹鋼纖維氈的燒結方法為：將纖維絲徑為28ym的316L不銹鋼纖維 氈置于微波燒結爐中，首先關閉微波功能，使不銹鋼纖維在無微波條件下升溫至400°C后保 溫0. 5h進行預燒結處理，自然冷卻后得到預燒結氈；然后打開微波功能，將所述預燒結氈 在微波條件下以50°C/min的速率升溫至800°C后保溫20min進行燒結處理，自然冷卻后得 到燒結后的不銹鋼纖維氈。
[0022] 優選地，為防止不銹鋼纖維氈發生氧化，本實施例在對其進行預燒結處理和燒結 處理時均在保護性氣體的保護下進行，所述保護性氣體為氦氣和氫氣的混合氣體，優選由 氦氣和氫氣按體積比9 : 1混合均勻而成的混合氣體。為保證產品孔隙率滿足相關技術要 求，在對所述預燒結氈進行燒結處理前，預先采用油壓機將所述預燒結氈的孔隙率壓制至 83%〇
[0023] 將本實施例燒結后的不銹鋼纖維氈切割成長8cm、寬2cm、高0. 5cm的塊狀試樣，然 后將塊狀試樣進行拉伸試驗，測得其拉伸性能見表1。圖1為本實施例燒結后的不銹鋼纖維 氈的表面形貌SEM照片。由圖1可知，經本實施例燒結后的不銹鋼纖維氈，其纖維結點附近 在微波場中產生高溫放電，局部融化，促使纖維在遠低于常規燒結溫度就實現冶金結合。
[0024] 實施例2
[0025] 本實施例不銹鋼纖維氈的燒結方法為：將纖維絲徑為28ym的316L不銹鋼纖維 氈置于微波燒結爐中，首先關閉微波功能，使不銹鋼纖維在無微波條件下升溫至400°C后保 溫2h進行預燒結處理，自然冷卻后得到預燒結氈；然后打開微波功能，將所述預燒結氈在 微波條件下以90°C/min的速率升溫至800°C后保溫IOmin進行燒結處理，自然冷卻后得到 燒結后的不銹鋼纖維氈。
[0026] 優選地，為防止不銹鋼纖維氈發生氧化，本實施例在對其進行預燒結處理和燒結 處理時均在真空條件下進行。為保證產品孔隙率滿足相關技術要求，在對所述預燒結氈進 行燒結處理前，預先采用油壓機將所述預燒結氈的孔隙率壓制至83%。
[0027] 將本實施例燒結后的不銹鋼纖維氈切割成長8cm、寬2cm、高0. 5cm的塊狀試樣，然 后將塊狀試樣進行拉伸試驗，測得其拉