一种镁蒸发发泡制备泡沫铝/铝合金的方法技术

技术编号:15321472 阅读:221 留言:0更新日期:2017-05-16 04:27
本发明专利技术属于多孔金属材料领域,特别是泡沫铝/铝合金的熔体发泡制备工艺方法。本发明专利技术包括以下工艺步骤:(1)在铝或铝合金原料中加入其重量0.3~2%的镁,再加热到铝或铝合金熔点以上20~100℃熔化,保温,得到含镁的铝/铝合金熔体;(2)在含镁的铝/铝合金熔体中添加其重量1.5~3%的钙,搅拌,使含镁的铝/铝合金熔体的粘度提高到1.8~2.5mPas;(3)对增粘后的含镁铝/铝合金熔体减压,使气压减小到10-1~10-2Pa,将熔体中的镁蒸发成气体使铝/铝合金熔体发泡,铝/铝合金熔体泡沫冷却凝固后,得到泡沫铝/铝合金。本发明专利技术制备泡沫铝/铝合金具有孔结构均匀、低成本、可实现工业生产的特点。

Method for preparing foamed aluminium / aluminum alloy by magnesium evaporation foaming

The invention belongs to the field of porous metal materials, in particular to a foaming process for preparing foamed aluminum / aluminum alloy. The invention comprises the following steps: (1) adding 0.3~2% of the weight of the aluminum or magnesium Aluminum Alloy in raw materials, and then heated to above the melting point of aluminum or Aluminum Alloy 20~100 DEG C melting, heat preservation, containing magnesium / aluminum Aluminum Alloy melt; (2) mixing in the add 1.5~3% of the weight of magnesium aluminum / aluminum the melt of calcium, magnesium, the aluminum / Aluminum Alloy melt viscosity increased to 1.8~2.5mPas; (3) the tackifying after containing magnesium aluminate / Aluminum Alloy melt pressure, the pressure will be reduced to 10-1~10-2Pa, magnesium evaporation in the melt into a gas that Aluminum Alloy aluminum / aluminum / aluminum alloy melt foaming. The gold bubble melt after cooling and solidification of aluminum foam / get Aluminum Alloy. The foamed aluminum / aluminum alloy prepared by the invention has the advantages of uniform pore structure, low cost and industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种镁蒸发发泡制备泡沫铝/铝合金的方法
本专利技术属于多孔金属材料领域,特别是泡沫铝/铝合金的熔体发泡制备工艺方法。技术背景泡沫铝/铝合金具有轻质、高比强度、高比刚度、能量吸收、吸音减噪、阻尼减振等特性,在航天航空、舰艇、汽车、高层建筑、噪音控制等高技术及民用领域有巨大的市场潜力。目前,公知的熔体发泡法制备泡沫铝/铝合金,采用的是TiH2作为发泡剂,通过TiH2的分解产生气体使铝熔体发泡而获得。该方法存在:(1)由于TiH2的开始分解温度(450℃)低于铝/铝合金的熔点,因而使TiH2在搅拌分散时过早过快分解而使其分散困难,通常TiH2的搅拌分散时间不能超过100s,是泡沫铝/铝合金结构均匀性控制困难的原因所在;(2)TiH2的价格较贵,是导致泡沫铝/铝合金生产成本高的原因之一。因而,提高泡沫铝/铝合金的结构均匀性及孔结构的可控性、采用非TiH2发泡剂发泡,是改善泡沫铝/铝合金制备工艺、促进泡沫铝/铝合金的工业应用的重要途径。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种镁蒸发发泡制备泡沫铝/铝合金的方法,它所制备的泡沫铝/铝合金具有孔结构均匀、低成本、可实现工业生产的特点。实现本专利技术上述目的所采用的技术方案如下:(1)含镁的铝/铝合金熔体制备:采用的原料为铝或铝合金,以及镁,其中工业纯铝/铝合金的重量占98~99.7%,余量为镁,配足总量100%;将铝或铝合金及镁配料后加热到铝或铝合金熔点以上20~100℃熔化,保温,得到含镁的铝/铝合金熔体;(2)含镁的铝/铝合金熔体增粘:在含镁的铝/铝合金熔体中添加其重量1.5~3%的钙,搅拌分钟,使含镁的铝/铝合金熔体的粘度提高到1.8~2.5mPas;(3)镁蒸发发泡:将增粘后的含镁铝/铝合金熔体抽气减压,气压为10-1~10-2Pa,熔体中的镁蒸发成气体使铝/铝合金熔体发泡,铝/铝合金熔体泡沫冷却凝固后,得到孔隙率60~90%,平均孔径1~4mm泡沫铝/铝合金泡沫铝/铝合金。本专利技术的具体技术方案还包括:在制备含镁的铝/铝合金熔体步骤中,熔化后应保温30min;在含镁的铝/铝合金熔体增粘步骤中,搅拌增粘时间为8~20分钟;在镁蒸发发泡步骤中,蒸发发泡时间为1~5min。铝或铝合金原料采用工业纯铝或铝合金,镁蒸发发泡是在减压仓中进行。专利技术原理:(1)镁蒸发发泡原理常压下,镁的熔点为650℃,其沸点低(1090℃)、蒸发热低(-30.47kcal/mol),是一种易蒸发的金属。镁的蒸汽压p(Pa)与温度T(K)的相互关系为:lgp=-7550T-1.41lgT+12.79]]>当温度为650℃时,镁的蒸汽压为2.7Pa;当温度为700℃时,镁的蒸汽压为6.6Pa;当温度为800℃时,镁的蒸汽压为30.4Pa。在含镁铝/铝合金熔体的温度范围(650~800℃)内,将气压降低到镁的蒸汽压以下、达到10-1Pa~10-2Pa时,可使镁从含镁铝/铝合金熔体中蒸发产生镁蒸气,从而提供铝/铝合金熔体发泡的气源。(2)泡沫铝/铝合金孔结构均匀性控制原理:含镁的铝/铝合金熔体中添加钙并搅拌,通过钙的氧化在熔体中生成CaO、CaAl2O4等氧化物而使铝/铝合金熔体粘度提高,镁蒸发产生的镁蒸气才能在铝/铝合金熔体中存留,形成稳定的熔体泡沫,并通过凝固使熔体泡沫结构保留下来形成泡沫铝/铝合金。另外,铝-镁是液态互溶体系,液态镁和液态铝可在原子水平上形成均一液相,因此镁气源的分布是均匀的,为均匀泡沫结构的获得提供了保证。本专利技术的有益效果是:利用镁易蒸发、铝-镁熔体中镁均匀分布的特性,用镁蒸气为发泡气源使铝/铝合金熔体发泡制备泡沫铝/铝合金,解决公知熔体发泡技术中TiH2发泡剂高成本、TiH2发泡剂分散困难以及泡沫铝/铝合金结构均匀性控制问题。附图说明图1为本专利技术工艺流程图。具体实施方式实施例一:采用工业纯铝及镁为原料,其中工业纯铝的含量为99.7%,镁的含量为0.3%;配料后的工业纯铝及镁加热到700℃熔化、保温30min.得到含镁的铝熔体;在含镁的铝熔体中添加2%的钙,搅拌10分钟,使含镁的铝熔体粘度提高到1.9mPas;将增粘后的熔体置入减压仓中,抽气使减压仓内的气压减小到10-1Pa,含镁铝熔体中的镁蒸发成气体使铝熔体发泡,镁蒸发发泡时间1min.,铝熔体泡沫冷却凝固后得到孔隙率75%,平均孔径2.1mm的泡沫铝。实施例二:采用Al-Si12合金及镁为原料,其中Al-Si12合金的含量为99%,镁的含量为1%;配料后的Al-Si12合金及镁加热到650℃熔化、保温30min.得到含镁的Al-Si12合金熔体;在含镁的Al-Si12合金熔体中添加2.5%的钙,搅拌12分钟,使含镁的Al-Si12合金熔体粘度提高到2.1mPas;将增粘后含镁的Al-Si12合金熔体置入减压仓中,抽气使减压仓内的气压减小到10-2Pa,含镁的Al-Si12合金熔体中的镁蒸发成气体使Al-Si12熔体发泡,镁蒸发发泡时间3min.,铝熔体泡沫冷却凝固后得到孔隙率83%,平均孔径2.7mm的泡沫铝。实施例三:采用2024铝合金及镁为原料,其中2024铝合金的含量98%,镁的含量为2%;配料后的2024铝合金及镁加热到680℃熔化、保温30min.得到含镁的2024铝合金熔体;在含镁的2024铝合金熔体中添加3%的钙,搅拌15分钟,使含镁的2024铝合金熔体粘度提高到2.4mPas;将增粘后含镁的2024铝合金熔体置入减压仓中,抽气使减压仓内的气压减小到10-1Pa,含镁的2024铝合金熔体中的镁蒸发成气体使2024铝合金熔体发泡,镁蒸发发泡时间5min.,铝熔体泡沫冷却凝固后得到孔隙率90%,平均孔径3.3mm的泡沫铝。本文档来自技高网...
一种镁蒸发发泡制备泡沫铝/铝合金的方法

【技术保护点】
一种镁蒸发发泡制备泡沫铝/铝合金的方法,其特征在于包括以下工艺步骤:(1)含镁的铝/铝合金熔体制备:在铝或铝合金原料中加入其重量0.3~2%的镁,再加热到铝或铝合金熔点以上20~100℃熔化,保温,得到含镁的铝/铝合金熔体;(2)含镁的铝/铝合金熔体增粘:在含镁的铝/铝合金熔体中添加其重量1.5~3%的钙,搅拌,使含镁的铝/铝合金熔体的粘度提高到1.8~2.5mPa.s;(3)镁蒸发发泡:对增粘后的含镁铝/铝合金熔体减压,使气压减小到10‑1~10‑2Pa,将熔体中的镁蒸发成气体使铝/铝合金熔体发泡,铝/铝合金熔体泡沫冷却凝固后,得到泡沫铝/铝合金。

【技术特征摘要】
1.一种镁蒸发发泡制备泡沫铝/铝合金的方法,其特征在于包括以下工艺步骤:(1)含镁的铝/铝合金熔体制备:在铝或铝合金原料中加入其重量0.3~2%的镁,再加热到铝或铝合金熔点以上20~100℃熔化,保温,得到含镁的铝/铝合金熔体;(2)含镁的铝/铝合金熔体增粘:在含镁的铝/铝合金熔体中添加其重量1.5~3%的钙,搅拌,使含镁的铝/铝合金熔体的粘度提高到1.8~2.5mPa.s;(3)镁蒸发发泡:对增粘后的含镁铝/铝合金熔体减压,使气压减小到10-1~10-2Pa...

【专利技术属性】
技术研发人员:郑显惠彭勤书
申请(专利权)人:重庆天彩铝业有限公司
类型:发明
国别省市:重庆,50

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