一种采用超声波的熔体发泡法生产泡沫铝改进工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种采用超声波的熔体发泡法生产泡沫铝改进工艺。利用超声波的空化效应和机械破碎效应，在向铝合金熔液中加入TiH2发泡剂后，搅拌的同时向铝合金熔液中发射超声波。超声波将TiH2发泡剂颗粒充分弥散，使得气泡形核更多，产生更多的细小气泡。同时，超声波空化效应会将已经形成的气泡重新破碎，形成更多的细小气泡，从而达到细化泡沫铝气泡的目的。在保温发泡的过程中，继续向铝合金熔液发射超声波，保持细小气泡，使气泡由于表面张力的作用不至于快速上浮，从而改善泡沫铝的机械性能和密度均匀性。同时，在铝合金凝固的过程中，超声波的作用可以使铝合金组织细化，也改善了铝合金基体的性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种采用超声波的熔体发泡法生产泡沫铝改进工艺。利用超声波的空化效应和机械破碎效应，在向铝合金熔液中加入TiH2发泡剂后，搅拌的同时向铝合金熔液中发射超声波。超声波将TiH2发泡剂颗粒充分弥散，使得气泡形核更多，产生更多的细小气泡。同时，超声波空化效应会将已经形成的气泡重新破碎，形成更多的细小气泡，从而达到细化泡沫铝气泡的目的。在保温发泡的过程中，继续向铝合金熔液发射超声波，保持细小气泡，使气泡由于表面张力的作用不至于快速上浮，从而改善泡沫铝的机械性能和密度均匀性。同时，在铝合金凝固的过程中，超声波的作用可以使铝合金组织细化，也改善了铝合金基体的性能。【专利说明】一种采用超声波的熔体发泡法生产泡沬铝改进工艺
: 本专利技术属金属材料加工工艺领域，尤其涉及一种采用超声波的熔体发泡法生产泡沫铝改进工艺。
技术介绍
: 泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征。它具有密度小、高吸收冲击能力强、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强等特点，在航天舰船、汽车防撞、道路隔音、建筑防火等领域得到了应用。 泡沫铝的吸能具有良好的速率应变特性，即，应变速率越大，单位体积泡沫铝所能吸收的能量就越大，最高可达8?30J/cm3。泡沫铝的这种性能，使其成为最理想的吸能、防撞和防爆材料。目前，奔驰、宝马和本田等汽车大厂已经在汽车防撞梁、A柱、B柱等处使用泡沫铝材料，用于车体的防撞吸能。韩国今年派出的国际维和部队，其兵营所用材料也是泡沫铝，用于防止流弹和冷枪等。我国近期新疆维和行动中，也为部队配备了泡沫铝兵营，并为运兵车配备了泡沫铝防护板。 泡沫铝传统制备方法中，熔体发泡法工艺如下:在铝液中加入增粘剂，搅拌均匀后加入发泡剂，放入到一定温度的模具中进行发泡而成。其具体的工具参数为:增粘剂采用钙粒，其添加温度对熔体的粘度有很大影响，温度越高粘度越大，在660°C添加2%Ca粒搅拌1min可以获得合适的熔体发泡粘度。折叶桨式搅拌器的搅拌效果理想，采用边加入边提高转速的方法添加TiH2易于将发泡剂分散均匀。选用粒度为74μ mTiH2颗粒可以得到较高孔隙率的泡沫。氢化钛添加量宜在1.0?1.6%范围，发泡温度选择620?630°C范围，冷却方式在空气中自然缓冷，并使发泡槽温度高于熔体10°C。可以实现不同厚度500mmX 100mmXX的铝合金泡沫铝板材的制备。 在传统的熔体发泡法生产泡沫铝的制备工艺中，对气泡大小的控制一直是一个关键的工艺问题。铝合金的熔化温度在580?650°C左右，而TiH2发泡剂在550?580°C即开始分解，释放氢气。发泡剂发泡温度低于铝合金溶液的温度，因此造成了粉末状发泡剂在尚未充分弥散时就已经开始剧烈分解，释放气体，进而影响了粉末颗粒的进一步弥散，造成发泡剂集中，导致产生的气泡过大。气泡过大时，会造成铝合金材料应力过于集中，从而降低了泡沫铝材料的机械性能。同时，在发泡过程中，产生的较大气泡更容易在铝溶液中上浮，从而造成泡沫铝密度、孔隙率不均匀，降低了成品率，提高了生产过程中的成本。如何在不降低孔隙率的情况下，尽量得到细小、致密、均匀的气泡，一直是一个难以解决的问题。 超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理的和化学的变化，从而产生一系列力学的、热学的、电磁学的和化学的超声效应，包括以下4种效应:①机械效应。超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波流体介质中形成驻波时，悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处，在空间形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时，由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和感生磁化。②空化作用。超声波作用于液体时可产生大量小气泡。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体，甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压，同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷，并在气泡内因放电而产生发光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。③热效应。由于超声波频率高，能量大，被介质吸收时能产生显著的热效应。④化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢；溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸；染料的水溶液经超声处理后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他有机物质的水溶液经超声处理后，特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收，这表明空化作用使分子结构发生了改变。
技术实现思路
: 为了解决以上问题，本专利技术提出了一种采用超声波的熔体发泡法生产泡沫铝改进工艺。利用超声波的空化效应和机械破碎效应，在向铝合金熔液中加入TiH2发泡剂后，搅拌的同时向铝合金熔液中发射超声波。超声波将TiH2发泡剂颗粒充分弥散，使得气泡形核更多，产生更多的细小气泡。同时，超声波空化效应会将已经形成的气泡重新破碎，形成更多的细小气泡，从而达到细化泡沫铝气泡的目的。在保温发泡的过程中，继续向铝合金熔液发射超声波，保持细小气泡，使气泡由于表面张力的作用不至于快速上浮，从而改善泡沫铝的机械性能和密度均匀性。同时，在铝合金凝固的过程中，超声波的作用可以使铝合金组织细化，也改善了铝合金基体的性能。 在向招合金熔液中加入发泡剂后，搅拌的同时向招合金熔液中发射超声波。超声波频率为15?200kHz之间，作用时间为I?10分钟。 在保温发泡的过程中，向发泡的铝合金熔液发射超声波，超声波频率为15?200kHz之间，作用时间为I?10分钟。 所用超声波发生器，其换能系统触头直接伸入铝合金熔液中，或通过接触模具或其他方式，将超声波传导至铝熔液中。 有益效果: 本专利技术所提出的方法，解决了传统熔体发泡法生产泡沫铝工艺难以同时产生小气泡和高孔隙率的问题，在较高的孔隙率下依然能够控制气泡的大小，同时改善了铝基体的材料性能，可以得到机械性能更好、密度和孔隙率更均匀的泡沫铝材料，是对目前的熔体发泡泡沫铝生产的一种行之有效的改进。 【具体实施方式】 : 为更好地说明本专利技术，便于理解本专利技术的技术方案，本专利技术的典型但非限制性的实施例如下。 超声波发生器JXD-10型，为频率自动跟踪式设计，以减少熔体温度变化引起系统谐振频率的波动。超声波发生器的频率为20kHz，调节范围为±500Hz，最大输出电功率为1000W可调，系统的声-电效率约为75%。 在向铝合金熔液中加入发泡剂后，搅拌的同时向铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用超声波的熔体发泡法生产泡沫铝改进工艺，其特征在于：利用超声波的空化效应和机械破碎效应，在向铝合金熔液中加入TiH2发泡剂后，搅拌的同时向铝合金熔液中发射超声波，超声波将TiH2发泡剂颗粒充分弥散，使得气泡形核更多，产生更多的细小气泡，同时，超声波空化效应会将已经形成的气泡重新破碎，形成更多的细小气泡，从而达到细化泡沫铝气泡的目的，在保温发泡的过程中，继续向铝合金熔液发射超声波，保持细小气泡，使气泡由于表面张力的作用不至于快速上浮，从而改善泡沫铝的机械性能和密度均匀性，同时，在铝合金凝固的过程中，超声波的作用可以使铝合金组织细化，也改善了铝合金基体的性能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：聂刚，谢峰，龙海敏，
申请(专利权)人：界首市一鸣新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34