一种造孔剂法制备5系泡沫铝合金材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种造孔剂法制备5系泡沫铝合金材料的方法。该5系泡沫铝合金材料以粒径为300‑500 μm，纯度99.99%的NH4HCO3颗粒为造孔剂；5系铝合金粉末粒径为100‑200 mm。将5系铝合金粉末和NH4HCO3颗粒造孔剂照质量比Al:NH4HCO3=1‑5:1‑2完全混合后，用50‑200 MPa的压制力将混合粉末压制成生坯，放入在石英管式烧结炉中采取梯级加热方式，先升温至150℃‑300℃并保温2‑3小时，再升温至540‑580 ℃并保温1‑3小时进行烧结，随炉冷至室温后获得5系泡沫铝合金材料。本发明专利技术制备的5系泡沫铝合金材料，造孔剂成本低，孔洞分布均匀易于控制孔洞尺寸，且不存在杂质元素污染基体的问题，其平均孔径为131 μm‑278 μm，孔隙率为40%‑75%，密度为0.68g/cm3‑1.62g/cm3。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种造孔剂法制备5系泡沫铝合金的方法。
技术介绍
5XXX系铝合金是应用非常广泛的合金体系，具有比重小、比强度高、良好的耐蚀性、焊接性和易于加工成形等特点，是广泛应用于超塑成形的铝合金，已成为轨道交通工业和船舶制造业超塑成形的热门材料。铝合金高速船使用的船壳材料全部都是Al-Mg系合金。泡沫铝合金是一种由铝合金基体和气孔组成的一种新型结构功能材料，具有高的孔隙率、大的比表面积、小的密度和大的孔径以及金属骨架的三维网状结构特征。5系泡沫铝合金以其独特的结构而具有许多优异的性能，兼有结构材料和功能材料的特点。它不仅具有轻质、高比强度和耐腐蚀的特点，而且还具备吸声、隔音、隔热、散热、阻燃、减震、阻尼、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能。因此，5系泡沫铝合金的应用已经涉及了航天航空、运输、船舶、电子、军工等工业领域。目前生产泡沫铝材料的方法主要有熔体注气法、粉末冶金法、发泡法、FORMGRIP法、渗流铸造法、烧结溶解法。这些方法存在一定的缺点，比如采用熔体注气法很难控制气泡尺寸；FORMGRIP法制备出的泡沫铝因含有大量SiC而韧性变差，渗流铸造法过程复杂，劳动强度较高；烧结溶解法工艺周期较长，成品内残留的NaCl会造成基体局部腐蚀。发泡法做为一种崭新的方法克服了上述的缺点，近年来，人们利用该方法已经生产出了泡沫铝材料，但是由于采用TiH2作为发泡剂，价格较高，且有残余Ti造成基体的污染，限制了此法在工业生产上的应用。因此，在选择造孔剂时，其成本和杂质元素的影响必须要考虑在内。用成本低廉的碳酸氢铵作为造孔剂，在烧结过程中碳酸氢铵能完全分解为气体排出炉外，能够很好的解决造孔剂成本高和杂质元素污染基体的问题，而且易于控制孔洞尺寸。到目前为止，通过粉末冶金结合碳酸氢铵造孔剂生产5系泡沫铝合金材料的报道至今还尚未发现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低成本、工艺简单、易于控制孔洞尺寸的5系泡沫铝合金材料及其制备方法。本专利技术涉及的5系泡沫铝合金材料中，造孔剂为NH4HCO3颗粒，粒径为300-500μm，纯度99.99%；5系铝合金粉末粒径为100-200mm,其中：质量比Al:NH4HCO3=1-5:1-2。5系泡沫铝合金材料的制备方法具体步骤为：（1）将粒径为100-200mm的5系铝合金粉末和粒径为300-500μm的NH4HCO3颗粒按照质量比Al:NH4HCO3=1-5:1-2加入到V型混粉机中旋转6小时，使Al粉和NH4HCO3颗粒混合均匀后，将混合均匀的粉末取出。（2）将步骤（1）混合均匀的粉末倒入方形模具中，在室温下通过液压式万能材料试验机用50-200MPa的压制力将粉末压制成长方形状（长×宽×高，50mm×20mm×10mm）生坯，再将压制好的生坯放入石英管式烧结炉中。(3)在石英管式烧结炉中持续地通入纯度为99.99%的高纯氩气作为保护气体，采取梯级加热方式，先升温至150℃-300℃并保温2-3小时，将NH4HCO3颗粒加热分解为CO2和H2O气体后，通过流动的高纯氩气排出炉外，再升温至540-580℃并保温1-3小时进行烧结，随炉冷至室温后获得5系泡沫铝合金材料。本专利技术制备的5系泡沫铝合金材料，造孔剂成本低，孔洞分布均匀，易于控制孔洞尺寸，且不存在杂质元素污染基体的问题，其平均孔径为131μm-278μm，孔隙率为40%-75%，密度为0.68g/cm3-1.62g/cm3。具体实施方式实施例1：（1）将粒径为100mm的5083铝合金粉末和粒径为500μm的NH4HCO3颗粒按照质量比Al:NH4HCO3=1:2进行称量并放入V型混粉机中旋转6小时，使5083铝合金粉末和NH4HCO3颗粒混合均匀后，将混合均匀的粉末取出。（2）将步骤（1）混合均匀的粉末倒入方形模具中，在室温下通过液压式万能材料试验机用50MPa的压制力将粉末压制成长方形状（长×宽×高，50mm×20mm×10mm）生坯，再将压制好的生坯放入石英管式烧结炉中。(3)在石英管式烧结炉中持续地通入纯度为99.99%的高纯氩气作为保护气体，采取梯级加热方式，先升温至200℃并保温3小时，将NH4HCO3颗粒加热分解为CO2和H2O气体后，通过流动的高纯氩气排出炉外，再升温至560℃并保温1小时进行烧结，随后将试样随炉冷至室温后获得5系泡沫铝合金材料。该材料的孔隙率为75%，平均孔径为278μm，密度为0.68g/cm3。实施例2：（1）将粒径为200mm的5083铝合金粉末和粒径为400μm的NH4HCO3颗粒按照质量比Al:NH4HCO3=1:1进行称量并放入V型混粉机中旋转6小时，使5083铝合金粉末和NH4HCO3颗粒混合均匀后，将混合均匀的粉末取出。（2）将步骤（1）混合均匀的粉末倒入方形模具中，在室温下通过液压式万能材料试验机用100MPa的压制力将粉末压制成长方形状（长×宽×高，50mm×20mm×10mm）生坯，再将压制好的生坯放入石英管式烧结炉中。(3)在石英管式烧结炉中持续地通入纯度为99.99%的高纯氩气作为保护气体，采取梯级加热方式，先升温至150℃并保温3小时，将NH4HCO3颗粒加热分解为CO2和H2O气体后，通过流动的高纯氩气排出炉外，再升温至540℃并保温3小时进行烧结，随后将试样随炉冷至室温后获得5系泡沫铝合金材料。该材料的孔隙率为58%，平均孔径为186μm，密度为1.13g/cm3。实施例3：（1）将粒径为100mm的5052铝合金粉末和粒径为300μm的NH4HCO3颗粒按照质量比Al:NH4HCO3=2:1进行称量并放入V型混粉机中旋转6小时，使5052铝合金粉末和NH4HCO3颗粒混合均匀后，将混合均匀的粉末取出。（2）将步骤（1）混合均匀的粉末倒入方形模具中，在室温下通过液压式万能材料试验机用100MPa的压制力将粉末压制成长方形状（长×宽×高，50mm×20mm×10mm）生坯，再将压制好的生坯放入石英管式烧结炉中。(3)在石英管式烧结炉中持续地通入纯度为99.99%的高纯氩气作为保护气体，采取梯级加热方式，先升温至300℃并保温2小时，将NH4HCO3颗粒加热分解为CO2和H2O气体后，通过流动的高纯氩气排出炉外，再升温至580℃并保温1小时进行烧结，随后将试样随炉冷至室温后获得5系泡沫铝合金材料。该材料的孔隙率为53%，平均孔径为172μm，密度为1.27g/cm3。实施例4：（1）将粒径为200mm的5052铝合金粉末和粒径为300μm的NH4HCO3颗粒按照质量比Al:NH4HCO3=5:1进行称量并放入V型混粉机中旋转6小时，使5052铝合金粉末和NH4HCO3颗粒混合均匀后，将混合均匀的粉末取出。（2）将步骤（1）混合均匀的粉末倒入方形模具中，在室温下通过液压式万能材料试验机用200MPa的压制力将粉末压制成长方形状（长×宽×高，50mm×20mm×10mm）生坯，再将压制好的生坯放入石英管式烧结炉中。(3)在石英管式烧结炉中持续地通入纯度为99.99%的高纯氩气作为保护气体，采取梯级加热方式，先升温至200℃并保温3小时，将然后NH4HCO3颗粒加热分解为CO2和H2O气体后，通过流动的高纯氩气排出炉外，再升温至550℃并保温2小时进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种5系泡沫铝合金材料，其特征在于5系泡沫铝合金材料中，造孔剂为NH4HCO3颗粒，粒径为300‑500 μm，纯度99.99%；5系铝合金粉末粒径为100‑200 mm, 其中：质量比Al: NH4HCO3=1‑5:1‑2。

【技术特征摘要】
1.一种5系泡沫铝合金材料，其特征在于5系泡沫铝合金材料中，造孔剂为NH4HCO3颗粒，粒径为300-500μm，纯度99.99%；5系铝合金粉末粒径为100-200mm,其中：质量比Al:NH4HCO3=1-5:1-2。2.根据权利要求1所述的5系泡沫铝合金材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将粒径为100-200mm的5系铝合金粉末和粒径为300-500μm的NH4HCO3颗粒按照质量比Al:NH4HCO3=1-5:1-2加入到V型混粉机中旋转6小时，使Al粉和NH4HCO3颗粒混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：江鸿杰，罗鲲，刘崇宇，秦红波，朱炳桥，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45