一种采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法，包括：（1）将金属基板表面加工开槽，并在开槽中预置碳酸镁发泡剂，使用金属基板以叠层形式布置将发泡剂夹在金属基板内部；（2）在开槽处两面多道搅拌摩擦加工；（3）采用火焰加热加工部分进行发泡。本方法制备泡沫金属具有能量消耗少，操作简单，成本低，安全、高效等特点；采用大块基板制作的泡沫金属不仅更便宜，而且具有更好的力学性能，通过该方法可以制备质量轻，隔音隔热且抗冲击性能好的泡沫金属。

A new method of preparing foam metal by new FSP method

【技术实现步骤摘要】
一种采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法
本专利技术材料制备
，特别涉及一种采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法。
技术介绍
泡沫金属拥有密度小、减震、吸收冲击能好、隔热性能好、隔音性能好以及能够吸收电磁波等一系列良好优点，被运用于航空航天、电子通讯、石油化工、生物等领域。例如，用于机翼和机身外壳夹合件的芯材，汽车缓冲器，脉冲电源电磁屏蔽罩。有些泡沫金属具有良好的导电性，可用作化学电池的催化剂载体和电池的负极材料。泡沫金属具有较大孔率的同时仍有较高的力学性能，这可以将其运用到人工骨骼等医学领域。目前，传统的泡沫金属的制备主要有熔融法、粉末冶金法和电化学沉积法，熔融法的工艺过程是向熔融金属中加入增粘剂，然后加入发泡剂，发泡剂高温分解在熔融金属中产生气泡，冷却后的得到泡沫金属。粉末冶金法制造泡沫金属是在金属粉末中加入发泡剂，在烧结过程中发泡剂受热会发产生小孔从而得到发泡金属。电化学沉积法采用有机聚合物泡沫，通过导电涂层处理、电镀、去聚合物泡沫、烧结几个步骤获得金属泡沫。由于泡沫金属存在价格高，制备过程复杂等因素，无法得到普及。目前泡沫金属在很多领域也不是独立使用的，采用三明治结构，将金属泡沫夹在两块金属薄板中。近年来，摩擦搅拌处理（FSP）已经成为大块基材制备泡沫金属前体的低成本有效途径，如专利CN201510206123.5公开了一种制备闭孔泡沫金属的搅拌摩擦焊方法，包括以下步骤：S1、将发泡剂和稳定剂粉末充分混合；S2、将步骤S1中的混合粉末均匀分布在两块叠放的金属板材之间；S3、采用搅拌摩擦焊对步骤S2中叠放的两块金属板材进行多道次的焊接处理，以获得致密的闭孔泡沫金属预制体；S4、将步骤S3中的闭孔泡沫金属预制体加热发泡，以获得闭孔泡沫金属。虽然FSP工艺时间短，生产效率高，但使用发泡剂TiH2制备的金属泡沫铝的成本仍然很高。此外，由于发泡过程需要预热并将处理后的基板保持在炉中，因此所消耗的能量是另一个需要解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题和不足，本专利技术提供一种采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法，能使泡沫金属不仅价格上更加便宜，生产效率高，而且具有更好的力学性能。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法，其特征在于，包括以下制备步骤：S1、将金属基板表面进行开槽，并将发泡剂填充于金属基板的槽中，并将若干金属基板叠在一起，将发泡剂夹在金属基板中间；S2、在开槽处附近进行两面多道搅拌摩擦加工，将发泡剂均匀混合入金属基板中；S3、使用火焰加热加工部分进行发泡，得到泡沫金属。优选的，前述步骤S1中，所述金属基板的槽宽为1~10mm高为0.1~5mm，之间的槽的距离为1~10mm。优选的，搅拌头的直径为1~10mm,长度为3~10mm。优选的，前述步骤S1中，所述的金属基板厚度为3~20mm。优选的，前述步骤S1中，在开槽处周围多次进行摩擦搅拌加工，每次加工偏移量为0.1~10mm。优选的，前述步骤S2中，所述摩擦加工的参数为：搅拌头转速为300~2000rpm，进给速度为20~120mm/min，搅拌头的倾斜度为1~10°下压量为3~25mm。优选的，前述步骤S2中，所述的发泡剂为碳酸盐类化合物。优选的，前述步骤S3中，火焰为混合气火焰，使用火焰的外焰沿搅拌区域扫过，时长为3~15分钟，两面同时进行火焰处理。与现有技术相比，本专利技术使用大块金属基板来制作泡沫金属不仅成本更低，而且具有更好的力学性能，不再需要通过三明治结构来使两块金属薄板中夹泡沫金属来提高其板材的力学性能；采用倒槽策略，并通过选择钻头的尺寸，相关偏移和通过顺序来使发泡剂更加均匀的分布在金属基板中；采用了碳酸盐类化合物为发泡剂，成本更低，更加安全；摒弃了传统的炉内加热，使用更加节约能源的混合气火焰加热发泡的办法。通过本专利技术使得制备泡沫金属工艺简单，成本更低，并且具有良好的力学性能。附图说明图1为实施例1中采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法的工艺流程图；图2为实施例1中采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法的开槽位置示意图；图3为实施例1中采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法的搅拌头的结构示意图；图4为实施例2中采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法的工艺流程图；图5为实施例2中采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法的搅拌头的结构示意图；图6为实施例2中采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法的开槽位置示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例来对本专利技术作具体的介绍。实施例1该实施例是以5754铝合金作为金属基板，以碳酸镁作为发泡剂来制备泡沫金属的过程，步骤如下：将尺寸为170mmx54mmx3mm的铝合金基板需要发泡处加工出宽度为3mm高度为1mm长度为125mm的槽，两块重叠板相邻的槽的距离为2mm如图2所示，并将碳酸镁发泡剂填充与槽中。如图3所示，使用的搅拌头为硬质合金钢，搅拌头肩直径为18mm，搅拌头直径为6mm，长度为4mm。加工参数为：搅拌头转速保持在900rpm，进给速度为80mm/min，搅拌头的倾斜角为2°，下压量为3.5mm。根据图1所示，具体加工流程为，步骤一，使搅拌头中心处于两个槽的中间进行摩擦搅拌处理；步骤二，搅拌头往左边偏移0.5mm进行摩擦搅拌处理；步骤三，将金属板翻面，使搅拌头中心处于两个槽的中间进行摩擦搅拌处理；步骤四，搅拌头左边偏移0.5mm进行摩擦搅拌处理。在摩擦搅拌处理完成后，使用氧乙炔火焰沿着摩擦搅拌处理加工区域的长度用外焰扫过，进行3分钟的火焰加热使金属基板内部发泡，即制得以5754铝合金为基板的泡沫金属，制得的泡沫金属具有质量轻，价格便宜且具有良好的力学性能。实施例2该实施例是以3层5754铝合金作为金属基板，以碳酸镁作为发泡剂来制备泡沫金属的过程，步骤如下：将尺寸为200mmx60mmx3mm的铝合金基板需要发泡处加工出宽度为3mm高度为1mm长度为180mm的槽，两块重叠板相邻的槽的距离为2mm如图4所示，并将碳酸镁发泡剂填充与槽中。如图6所示，使用的搅拌头为硬质合金钢，搅拌头肩直径为18mm，搅拌头直径为6mm，长度为5mm。加工参数为：搅拌头转速保持在900rpm，进给速度为80mm/min，搅拌头的倾斜角为2°，下压量为4.5mm。根据图4所示，具体加工流程为，步骤一，使搅拌头中心处于两个槽的中间进行摩擦搅拌处理；步骤二，搅拌头往左边偏移0.5mm进行摩擦搅拌处理；步骤三，将金属板翻面，使搅拌头中心处于两个槽的中间进行摩擦搅拌处理；步骤四，搅拌头左边偏移0.5mm进行摩擦搅拌处理。在摩擦搅拌处理完成后，使用氧乙炔火焰沿着摩擦搅拌处理加工区域的长度用外焰扫过，进行5分钟的火焰加热使金属基板内部发泡，即制得以5754铝合金为基板的泡沫金属，制得的泡沫金属具有质量轻，价格便宜且具有良好的力学性能。上述实施例只是本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换或者等效变换的方式获得的技术方案，均落在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法，其特征在于，包括以下制备步骤：S1、将金属基板表面进行开槽，并将发泡剂填充于金属基板的槽中，并将若干金属基板叠在一起，将发泡剂夹在金属基板中间；S2、在开槽处附近进行两面多道搅拌摩擦加工，将发泡剂均匀混合入金属基板中；S3、使用火焰加热加工部分进行发泡，得到泡沫金属。

【技术特征摘要】
1.一种采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法，其特征在于，包括以下制备步骤：S1、将金属基板表面进行开槽，并将发泡剂填充于金属基板的槽中，并将若干金属基板叠在一起，将发泡剂夹在金属基板中间；S2、在开槽处附近进行两面多道搅拌摩擦加工，将发泡剂均匀混合入金属基板中；S3、使用火焰加热加工部分进行发泡，得到泡沫金属。2.根据权利要求1所述的一种采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法，其特征在于，所述金属基板的槽宽为1~10mm高为0.1~5mm，之间的槽的距离为1~10mm。3.根据权利要求1所述的一种采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法，其特征在于，搅拌头的直径为1~10mm,长度为3~10mm。4.根据权利要求1所述的一种采用新型FSP方法制备泡沫金属的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈希章，沈晴凯，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33