【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多孔金属材料，具体涉及一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法。
技术介绍
1、泡沫铝是一种轻质、高强度、高吸能且能隔热减噪的结构功能一体化材料，是当前作为轻量化耐冲击吸能材料应用于车身轻量化部件的热点。作为能量吸收材料使用时，往往作为芯材填充于薄壁金属管内，提升能量吸收的同时，易于与其他部件连接。相对于薄壁金属管，泡沫铝填充管构件具有较平稳的压缩载荷，且因为泡沫铝和金属管间的相互作用，进一步提升了能量吸收能力，是一种优异的缓冲吸能元件。
2、现有的泡沫铝填充金属管构件的制备方法大多是将制备好的泡沫铝切割成一定形状和尺寸，然后将其外加填充到金属薄壁空心管中。对于所填充的泡沫铝，目前常规做法是在大块泡沫金属上通过线切割或其他机加工手段获取所需尺寸和形貌的泡沫金属，不仅加工效率低下，材料浪费严重，工艺成本高，并且由于采用外加填充方法，泡沫铝与管壁之间存在间隙，无紧密结合，影响填充管的强度和吸能性能，亟待开发能够实现原位填充和界面紧密结合的短流程新型工艺。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，该方法制备工艺简单、泡沫铝孔隙均匀，且能够与金属管实现紧密结合。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1：保护气氛处理发泡剂
5、将发泡剂在保护气氛中加热至600-620℃，保温20-60min，之后在保护气体氛围下
6、步骤2：配置合金
7、将铝合金熔化，调节熔体温度，在铝合金内搅拌加入金属钙并降温后保温，得到铝合金熔体。
8、步骤3：添加发泡剂
9、将步骤1加热处理后的发泡剂在搅拌过程中加至铝合金熔体中；其中，加入发泡剂的温度为600-625℃，搅拌速度为800～1200rpm，搅拌时间为1-4min。
10、步骤4：铸造发泡预制体
11、在步骤3结束后将熔体浇铸至提前预热好的模具中，铸造出预制体，待模具冷却后取出预制体。
12、步骤5：表面处理
13、去除金属管内壁和预制体表面氧化层，涂抹钎焊剂并烘干干燥保存，得到待填充的预制体和金属管；其中金属管为铝管或钢管。
14、步骤6：感应加热发泡
15、将待填充的预制体置于金属管内，一端对齐，预制体与金属管紧密贴合；金属管为铝管时，金属管外需套装钢制模具，对齐一端模具密封；金属管为钢管时，将钢管一端密封，而后将预制体装至密封端底部。使用感应线圈从对齐端开始加热，待预制体开始发泡后向另一侧移动线圈，线圈移动速度为预制体非对齐端移动速度±10％。
16、步骤7：冷却：发泡体经冷却后形成泡沫铝填充金属管的构件。
17、所述步骤1中，发泡剂为氢化钛；
18、所述步骤1中，保护气体为氩气或氮气中的一种；
19、所述步骤2中，配置合金中，铝合金优选成分为：alsi10-12或alsi6cu4(mg含量低于0.03％)。
20、所述步骤2中，将温度调节至700-760℃后加入金属钙，其加入量占熔体总质量的2-3％。
21、所述步骤2中，搅拌加入金属钙，搅拌速度为800-1200rpm，搅拌时间为5-10min。
22、所述步骤3中，加入步骤1中保护气氛处理后的氢化钛，加入量为铝合金质量的1～1.5wt％。
23、所述步骤4中，模具预热温度为300～500℃，模具内腔的形状尺寸与金属管内腔的形状和尺寸相匹配。
24、所述步骤5中，使用角磨机砂轮打磨金属管内壁去除预制体表面氧化层。
25、所述步骤5中，钎焊剂为氟铝酸钾，配制成粘稠状液体涂抹于预制体表面和金属管内壁，并放入干燥箱烘干保存。
26、所述步骤6中，感应线圈加热到630～660℃进行发泡，感应线圈直径比模具和钢管最大直径大10-20mm；
27、在感应线圈处，钎焊剂先熔化并迅速去除预制体表面的氧化膜，而后泡沫铝膨胀，并与金属管彼此接触。
28、所述步骤6中，随着线圈的水平移动，预制体逐步发泡与金属管接触，最终得到紧密结合的泡沫铝填充管。
29、所述步骤7中，在经过线圈加热的部分进行冷却，冷却方法为鼓风冷却。
30、本专利技术的关键点在于：
31、(1)步骤1中，发泡剂氢化钛在保护气氛中进行600℃以上高温处理，可使氢化钛发生部分分解，表面形成致密氧化膜，处理后的氢化钛初始分解温度和分解峰值对应的温度均大幅提升，能有效的延缓氢气释放，并且保护气体可防止氢化钛粉烧损和结块，减少对后续工艺影响。
32、(2)铝合金选择优先为：alsi10-12或alsi6cu4等为主的熔点较低、流动性较好的合金，可以降低发泡剂加入温度，经步骤1处理后的氢化钛在加入搅拌过程中极少分解，且熔体保持很好的流动性，从而实现重力铸造圆形截面或矩形截面的棒状致密的预制体。
33、(3)采用熔盐钎焊剂可在低于预制体熔化温度前熔化，并除去预制体和金属管内壁的氧化膜，使铝液与管内壁充分润湿，有益于形成紧密结合的界面。
34、(4)采用感应线圈水平移动加热的方式，在移动过程中提高了加热效率，可使钎焊剂先熔化去除氧化层的同时预制体温度快速上升至熔化温度和发泡温度，预制体开始逐步发泡，预制体与金属管紧密贴合，防止进一步氧化。而后快速冷却，可减少对金属管微观结构和力学性能的不利影响。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，发泡剂为氢化钛，保护气体为氩气或氮气中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，配置合金中，铝合金优选成分为：AlSi10-12或AlSi6Cu4，其中，AlSi6Cu4中的Mg含量低于0.03％；
4.根据权利要求1所述的一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，加入步骤1中保护气氛处理后的氢化钛，加入量为铝合金质量的1～1.5wt％；搅拌速度为800～1200rpm，搅拌时间为1-4min。
5.根据权利要求1所述的一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，模具预热温度为300～500℃，模具内腔的形状尺寸与金属管内腔的形状和尺寸相匹配。
6.根据权利要求1所述的一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，使用角磨机砂轮打磨金属管内壁去除预制体表面氧化层；
7.根据权利要求1所述的一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，其特征在于，所述步骤6中，金属管为铝管时，金属管外需套装钢制模具，对齐一端模具密封；金属管为钢管时，将钢管一端密封，而后将预制体装至密封端底部；
8.根据权利要求1所述的一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，其特征在于，所述步骤7中，在经过线圈加热的部分进行冷却，冷却方法为鼓风冷却。
...【技术特征摘要】
1.一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，发泡剂为氢化钛，保护气体为氩气或氮气中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，配置合金中，铝合金优选成分为：alsi10-12或alsi6cu4，其中，alsi6cu4中的mg含量低于0.03％；
4.根据权利要求1所述的一种泡沫铝原位填充金属管的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，加入步骤1中保护气氛处理后的氢化钛，加入量为铝合金质量的1～1.5wt％；搅拌速度为800～1200rpm，搅拌时间为1-4min。
5.根...
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