密度、孔径可控的泡沫铝硅合金材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种密度、孔径可控的泡沫铝硅合金材料的制备方法。该方法是将粒度为２０～４５μｍ的发泡剂在４００～４５０℃，热处理５～１２小时；将铝硅合金升温至熔化形成熔体并保温，在熔体中加入熔体量３～５％的铝粉进行搅拌，使铝粉颗粒均匀分布形成铝硅合金复合熔体；将上述复合熔体的温度降至６００～６２０℃，在复合熔体中加入复合熔体量１～３％经预处理过的发泡剂，搅拌使发泡剂均匀分布，然后升温至６５０～６８０℃，保温，完成发泡过程，冷却后得到泡沫铝硅合金材料。本发明专利技术可以通过改变增粘的铝粉含量、增粘后的熔体温度、发泡剂的含量以及控制加入发泡剂后熔体的发泡温度，制备出各种不同密度和孔径的泡沫铝硅合金。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属泡沫铝的制备方法。
技术介绍
泡沫铝及其合金材料是近十年迅速发展起来的一种功能与结构一体化的新型工程材料。泡沫铝及其合金材料作为结构材料，具有轻质，比强度高的特点；作为一种功能材料，兼具阻尼减振、吸声降噪、吸收冲击能等多种功能，同时又具有一定的结构强度，弥补了传统的功能材料在力学性能上的不足。目前，泡沫铝及其合金材料的用途越来越广泛。不同孔径和密度的泡沫铝及其合金材料在能量吸收，吸音、隔声、减震、防火、缓冲和电磁屏蔽等方面均有不同的性质。在不同用途方面，选择哪种孔径，密度的泡沫铝及其合金材料能取得最好的效果是当前研究的重要内容。制备泡沫铝及其合金的方法很多，其中熔体发泡法是主要方法之一。传统的熔体发泡法是将发泡剂TiH2加入熔融铝中，TiH2受热发生分解，在铝液中形成气泡，然后冷却铝液并阻止气泡逸出，即可获得闭孔泡沫Al。这种方法的缺点是①铝液的粘度过低，发泡剂产生的气体在熔融的铝中不易稳定，易外逸或合并，造成泡沫铝产品的孔隙率不高和不均匀。②熔融的铝液温度较高，将TiH2直接加入熔体进行快速搅拌混合，则在10～30s内，TiH2迅速分解，导致熔体体积快速膨胀，造成混合困难。③产品的孔径大小不能控制。为了解决上述问题，研究人员采用了许多办法增加熔体粘度和对发泡剂进行缓释处理。如通入气体增粘，或加入MnO2、Ca、Mg、SiC、Si3N4、Al2O3、金属铝屑、废旧的泡沫铝增粘等；在处理发泡剂方面，采用化学或电镀等包覆法，使其表面包覆一层分解温度较高的金属膜或氧化物膜。但这些方法往往存在以下不足①使用通入气体增粘时，操作不方便，设备繁杂；②在使用Ca，Mg等增粘时，通常Ca的加入量为熔体总量的1～4％，往往造成金属母体的污染，对泡沫铝的性能产生不利的影响，且此类活性增粘剂，在搅拌过程中温度高时易氧化燃烧，不易控制；③使用SiC、Si3N4或Al2O3等增粘时，因其与基体金属不一致，比重相差较大，在铝液中较难混均。如SiC增粘时，比重较大，在铝液中下沉快较难混均，且用量也较大，多达5～10％；④在对发泡剂处理方面，采用包覆法时，工艺较复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足之处，提供一种。该方法能制备出各种不同密度和孔径大小的铝硅合金材料，且孔结构均匀，整个工艺平稳、易于控制和调整。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种，其特征在于(1)将粒度为20μm～45μm的发泡剂TiH2在400℃～450℃，热处理5小时～12小时；(2)将铝硅合金升温至熔化形成熔体，并保温，然后在熔体中加入熔体量3～5％的铝粉进行搅拌，使铝粉颗粒均匀分布，形成铝硅合金复合熔体；(3)将上述复合熔体的温度降至600℃～620℃，在复合熔体中加入复合熔体量1～3％经预处理过的发泡剂TiH2，搅拌，使发泡剂TiH2均匀分布，然后升温至650℃～680℃，并保温完成发泡过程，冷却后得到泡沫铝硅合金材料。本专利技术的优点在于(1)采用操作安全、价格低廉的金属铝粉作增粘剂，液态金属的粘滞性起因于质点间的内摩擦力，铝粉颗粒加入铝液中，在铝液中含有较多数量的固相质点而成为不均匀多相系统，使内摩擦力增加，导致粘度增加；同时铝粉作增粘剂因其与基体金属一致，且比重相差不大，因而，比SiC、Si3N4、Al2O3易在铝液中分散均匀，与铝屑相比，铝粉颗粒大小均匀，较易搅拌均匀；金属Ca作增粘时，主要是通过在铝液中生成大量的氧化物，进而起到增粘作用，而铝粉颗粒加入金属铝液中，在搅拌的过程中，颗粒不断的和空气接触，且温度较高，使得颗粒表面很快形成大量的氧化铝膜，使粘度进一步增加；这种增粘剂同时具有金属铝屑和金属Ca作增粘的优点。(2)铝粉颗粒在铝液中具有稳定气泡的作用当熔体中存在细小的固体悬浮颗粒时，它们易粘附于气泡的表面，对液膜排液和气体扩散起阻滞作用，从而阻止气泡的凝聚。(3)采用简单的方法对发泡剂进行热处理，经过预处理的发泡剂，消除了发泡剂中活性较高的氢，同时在发泡剂表面形成了一层氧化物膜，在发泡温度下，发泡剂的分解速度减缓，从而使得加入发泡剂后的搅拌时间能延至1～2分钟，因此，气泡分布更均匀。(4)通过改变用于增粘的铝粉含量、增粘后的熔体温度、发泡剂的含量以及控制加入发泡剂后熔体的发泡温度，可制备出各种不同密度和孔径大小的泡沫铝及其合金材料。具体实施例方式实施例1(1)将粒度为20μm～45μm的发泡剂TiH2在400℃，热处理12小时，消除了发泡剂中活性较高的氢，同时在发泡剂表面形成了一层氧化物膜；(2)将铝硅合金升温至650℃熔化，并保温，然后在熔体中加入熔体量3％的铝粉，铝粉的颗粒大小为75μm～150μm，快速搅拌增贴，使铝粉颗粒均匀分布，形成铝硅合金复合熔体；(3)将上述复合熔体温度降至600℃，在复合熔体中加入复合熔体量3％经预处理过的发泡剂TiH2，以2000r/min转速搅拌60秒，使发泡剂TiH2均匀弥散分布于复合熔体中，然后升温至680℃，并保温完成发泡过程，冷却后得到密度为0.27g/cm3、孔隙率为90％、孔径为8mm～10mm，孔结构均匀的泡沫铝硅合金材料。实施例2(1)将粒度为20μm～45μm的发泡剂TiH2在420℃，热处理8小时；(2)将铝硅合金升温至650℃熔化，并保温，然后在熔体中加入熔体量4％的铝粉，铝粉的颗粒大小为75μm～150μm，快速搅拌增贴，使铝粉颗粒均匀分布，形成铝硅合金复合熔体；(3)将上述复合熔体温度降至620℃，在复合熔体中加入复合熔体量2％经预处理过的发泡剂TiH2，以1800r/min转速搅拌80秒，使发泡剂TiH2均匀弥散分布于复合熔体中，然后升温至660℃，并保温完成发泡过程，冷却后得到密度为0.32g/cm3、孔隙率为88％、孔径为3mm～5mm，孔结构均匀的泡沫铝硅合金材料。实施例3(1)将粒度为20μm～45μm的发泡剂TiH2在450℃，热处理5小时；(2)将铝硅合金升温至650℃熔化，并保温，然后在熔体中加入熔体量5％的铝粉，铝粉的颗粒大小可为75μm～150μm，快速搅拌增贴，使铝粉颗粒均匀分布，形成铝硅合金复合熔体；(3)将上述复合熔体温度降至610℃，在复合熔体中加入复合熔体量1％经预处理过的发泡剂TiH2，以1200r/min转速搅拌100秒，使发泡剂TiH2均匀弥散分布于复合熔体中，然后升温至650℃，并保温完成发泡过程，冷却后得到密度为0.60g/cm3、孔隙率为78％、孔径为1mm～2mm，孔结构均匀的泡沫铝硅合金材料。权利要求1.一种，其特征在于(1)将粒度为20μm～45μm的发泡剂TiH2在400℃～450℃，热处理5小时～12小时；(2)将铝硅合金升温至熔化形成熔体，并保温，然后在熔体中加入熔体量3～5％的铝粉进行搅拌，使铝粉颗粒均匀分布，形成铝硅合金复合熔体；(3)将上述复合熔体的温度降至600℃～620℃，在复合熔体中加入复合熔体量1～3％经预处理过的发泡剂TiH2，搅拌，使发泡剂TiH2均匀分布，然后升温至650℃～680℃，并保温完成发泡过程，冷却后得到泡沫铝硅合金材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述铝粉的颗粒大小为75μm～150μm。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密度、孔径可控的泡沫铝硅合金材料的制备方法，其特征在于：（１）将粒度为２０μｍ～４５μｍ的发泡剂ＴｉＨ↓［２］在４００℃～４５０℃，热处理５小时～１２小时；（２）将铝硅合金升温至熔化形成熔体，并保温，然后在熔体中加入熔体 量３～５％的铝粉进行搅拌，使铝粉颗粒均匀分布，形成铝硅合金复合熔体；（３）将上述复合熔体的温度降至６００℃～６２０℃，在复合熔体中加入复合熔体量１～３％经预处理过的发泡剂ＴｉＨ↓［２］，搅拌，使发泡剂ＴｉＨ↓［２］均匀分布，然后升温 至６５０℃～６８０℃，并保温完成发泡过程，冷却后得到泡沫铝硅合金材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳林，魏鹏，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]