[發明專利]二次泡沫化制備不可熔解型中空異型件泡沫鋁合金的方法

無效

• 申請號: 200710023491.1
• 申請日: 2007-06-05
• 公開（公告）號: CN101058857A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 何德坪;褚旭明;何思淵;張勇明;盧天健
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;B22D21/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

一、技術領域

本發明屬于一種泡沫鋁合金的制備方法，特別涉及一種二次泡沫化制備不可熔解型中空異型件泡沫鋁合金的方法。

二、背景技術

現有技術：以閉孔泡沫鋁為重點的超輕型金屬結構，由于特殊的孔隙結構，實現了結構材料輕質、多功能化，從而成為當前航天以及高技術的熱點。由于汽車等民用及高技術領域的需求，泡沫鋁異型件、三明治結構正成為泡沫金屬制備領域中的前沿，而可作為容器的泡沫鋁異型件更未見報導。通過二次泡沫化制備的中空異型件，可用于滿足各種高技術領域的應用。

三、發明內容

本發明提供一種二次泡沫化制備不可熔解型中空異型件泡沫鋁合金的方法，該方法主要被用于制備具有復雜外形的泡沫鋁合金中空異型件、各種泡沫鋁合金容器等多種制品，該方法簡單、成本低，方法可靠，制備的泡沫鋁合金制品孔結構均勻、孔隙率可控。

本發明的技術解決方案為：一種二次泡沫化制備不可熔解型中空異型件泡沫鋁合金的方法，制備步驟為：將鋁合金加熱至熔化，加入相當于鋁合金重量的0.5％～5％的鈣至鋁合金熔液中，攪拌均勻進行20～800秒增黏；再加入相當于鋁合金重量的0.5％～5％的氫化鈦，通過攪拌使得氫化鈦在熔體混合均勻；將空心不可熔解的預制件置于泡沫鋁合金熔體中并完全浸入其中，形成閉合體；將閉合體冷卻獲得孔隙率低于65.5％的二次泡沫化鋁合金預制件；將上述含有二次泡沫化鋁合金預制件加熱至300℃～650℃的溫度下保溫10～50分鐘；放置于模具中，加熱至650℃～1200℃的溫度下保溫5～50分鐘使得鋁合金預制件泡沫化，然后將發泡后的泡沫鋁合金迅速冷卻，獲得二次泡沫化鋁合金異型件。

本發明獲得如下技術效果：

1.本發明利用因氫化鈦在一次泡沫化過程中分解不完全而殘余的氫化鈦分解產生的氫氣，使得受熱熔化后的鋁合金熔體二次泡沫化，獲得泡沫鋁合金；本發明利用氫化鈦熱分解量與溫度緊密相關的特點，通過控制一次熱分解溫度為680℃及對氫化鈦做一定程度氧化處理從而控制了氫化鈦一次熱分解量，并保證了第二次泡沫化過程中的氫氣分解量，因而本發明可以實現中空異型件的制備。

2.本發明無需對一次泡沫化鋁合金預制件進行壓制，因而方法簡單，成本低。本發明中由于一次泡沫化鋁合金預制件已經具有一定均勻孔徑及孔隙率，再生的氣泡與原氣泡合并長大使得泡沫鋁合金的排液速度受到抑制，因而獲得的二次泡沫化鋁合金的孔結構比較均勻。

3.本發明在第一次發泡過程中就將空心不可熔解的球、柱狀體及非標準尺寸物體等預制件置于泡沫鋁合金熔體中并完全浸入，這樣就保證在二次發泡過程后形成完全密封的內腔。

4.本發明通過控制一次泡沫化溫度和氫化鈦的氧化處理來控制氫化鈦熱分解量，在保證氫化鈦在泡沫鋁合金熔體中分散均勻前提下，再將空心不可熔解的球、柱狀體及非標準尺寸物體等預制件置入，從而使得二次泡沫化制備的泡沫鋁合金制品孔結構均勻。

5.本發明可制備較高孔隙率及寬孔隙率范圍的二次泡沫化泡沫鋁合金不同內腔的中空異型件，同時通過對二次發泡模具內腔的形狀的改變而實現泡沫鋁合金制品外形輪廓的改變。這些二次泡沫化方法制備的泡沫鋁合金容器具有高強度，剛度、高能量吸收的特點，有重要應用前景。

6.本發明對二次發泡預制件進行表面處理，一般采用打磨的方法去除表面氧化皮，從而可制備出的球形容器表面有一層致密均勻的表皮，可直接適用于各種工作環境。

7.對二次泡沫化鋁合金預制件加熱進行預熱，可使得二次泡沫化鋁合金預制件獲得均勻的溫度場，避免在制備大尺寸二次發泡鋁合金異型件容器時出現溫度梯度導致的二次發泡不均現象。

8.對較低孔隙率的一次泡沫化鋁合金預制件加熱，可使得二次泡沫化鋁合金預制件部分熔化，同時其中殘余的氫化鈦分解產生氫氣使其二次泡沫化，獲得二次泡沫化泡沫鋁合金，提高加熱溫度，可使得預制件加熱速度提高，還可以進一步提高氫化鈦的分解量，進而提高泡沫鋁合金孔隙率，但溫度過高又會增加溫度梯度，不利于均勻發泡，且可能造成大量氫氣逃逸導致二次發泡失敗。

9.采用空心不可熔解的預制件，可在將要制備的二次泡沫化中空異型件中形成固定內腔空間并維持其形狀。

四、附圖說明

圖1為二次泡沫化制備的內置不可熔解球的泡沫鋁合金球形容器制品圖，容器外徑10.90cm，內腔為球形直徑5.78cm，孔隙率73.07％，孔徑1-3mm。

圖2為二次泡沫化制備的內置不可熔解球的泡沫鋁合金球形容器制品及剖面圖，容器外徑10.90cm，內腔為球形直徑5.78cm，孔隙率70.64％，孔徑1-3mm。

圖3為各種尺寸內置用不可熔解預制件。