[發明專利]一種泡沫鋁復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310140294.3
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103194634A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 訾軍
• 申請（專利權）人: 天津市博遠置業發展有限公司
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C21/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 胡安朋

技術領域

本發明的技術方案涉及有開或閉孔隙的合金的制造，具體地說是一種泡沫鋁復合材料的制備方法。

背景技術

泡沫鋁是由基體金屬和占體積70%以上的氣孔所組成的非均勻材料，具有許多獨特的性能。泡沫鋁根據孔的連通性可分為開孔泡沫鋁和閉孔泡沫鋁。閉孔泡沫鋁具有比重小、比剛度大、比表面積大、減震性能好、隔音效果好、電磁屏蔽性能高等一系列優良性能，在建筑、機械、交通運輸、航空航天和國防工業中有著廣泛的應用。最近十幾年,泡沫金屬的工業化生產受到極大的關注，特別是對泡沫鋁進行的工業化研發工作得以發展。CN102296256A公開了一種提高泡沫鋁合金力學性能的熱處理方法，該方法屬于泡沫鋁成型后的深加工處理方法，其存在的缺點是增加了泡沫鋁的生產成本并且對泡沫鋁產品的尺寸有限制。CN101876017A公開一種納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的制備方法，該方法屬于粉末冶金范疇，其存在的缺點是對生產設備和泡沫鋁復合材料的尺寸要求較高。CN1219089C公開一種高強輕質泡沫鋁復合材料及其制備方法，該方法屬于熱壓滲流法，其存在的缺點是對生產設備和泡沫鋁復合材料的尺寸有限制。CN101139666A公開了一種碳化硅顆粒增強泡沫鋁基復合材料的方法，該方法屬于熔體發泡法的范疇，其存在的缺點是碳化硅顆粒在使用前需要在500℃下保溫2小時，然后在800℃下保溫3小時，增加了能源消耗和生產成本。特別要加以之處的是，上述現有技術僅停留在泡沫鋁/合金的力學性能提高上，對于泡沫鋁/合金平臺區延性斷裂的性能提高較少，這極大地限制了泡沫鋁復合材料的拓展應用。這是因為泡沫鋁的強度受基體材料和孔結構的影響很大，相同孔結構條件下鋁合金泡沫的壓縮強度高于商業純鋁基泡沫鋁，然而在壓縮應力-應變平臺區泡沫鋁合金表現為鋸齒狀的脆性斷裂，商業純鋁基泡沫鋁則表現為光滑的延性斷裂。在實際應用中既希望獲得強度高，又希望獲得在壓縮平臺區表現為延性的泡沫鋁產品，但是由于商業純鋁基泡沫鋁在同等條件下強度較低限制了其在結構和沖擊衰減方面的應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種泡沫鋁復合材料的制備方法，是一種采用將彌散嵌入式錳顆粒與閉孔泡沫鋁復合的方法，制得一種高壓縮強度、高孔隙率和延性斷裂的閉孔泡沫鋁復合材料，克服了現有技術制備商業純鋁基泡沫鋁復合材料壓縮強度低，在壓縮過程中容易產生脆性斷裂的缺點。

本發明解決該技術問題所采用的技術方案是：一種泡沫鋁復合材料的制備方法，是一種采用將彌散嵌入式錳顆粒與閉孔泡沫鋁復合的方法，其步驟如下：

第一步，將商業純鋁錠切成鋁塊，取800g～1000g鋁塊放入坩堝中，啟動電阻爐將溫度升到800℃，保溫10～20分鐘，使坩堝中的鋁塊熔化并保持溫度均勻；

第二步，調節第一步的電阻爐溫度到700℃，保溫10～30分鐘，使坩堝中的鋁液整體溫度為700℃，向該鋁液中加入用鋁箔包好的占鋁液質量0.5～5%的增粘劑，同時啟動攪拌槳，保持攪拌轉速在300～1000r/min,攪拌時間為2～20分鐘，使得加入的增粘劑分散均勻；

第三步，向第二步得到的鋁熔體中加入預先用鋁箔包好的占鋁液質量0.1～4%的粒度為80～500目的商業錳顆粒，同時啟動攪拌槳，保持攪拌轉速為600～1500r/min，攪拌時間為1～10分鐘，使得加入的錳顆粒在鋁熔體中分布均勻；

第四步，將發泡劑氫化鈦加入第三步得到的鋁熔體中，加入量為第三步得到的鋁熔體質量的0.5～3%，同時啟動攪拌槳，保持攪拌轉速為900～2000r/min，攪拌時間為10～300秒，攪拌結束后對所得鋁熔體進行保溫，保溫時間為1～10分鐘；

第五步，將坩堝從電阻爐中取出，空冷2～20分鐘，使泡沫鋁凝固成形，然后進行強制風冷，時間為10～30分鐘，最終得到泡沫鋁復合材料產品。

上述一種泡沫鋁復合材料的制備方法，所述的商業鋁錠是純度為質量百分比99.5%工業純鋁。

上述一種泡沫鋁復合材料的制備方法，所述增粘劑是金屬鈣顆粒、鋁粉、碳化硅顆粒或氧化鋁粉中的一種。

上述一種泡沫鋁復合材料的制備方法，所述發泡劑氫化鈦的目數為300±20目。

上述一種泡沫鋁復合材料的制備方法，所用的原料均通過商購獲得，所用的設備是本技術領域公知的，所用的操作工藝是本技術領域的技術人員所掌握的。

本發明的有益效果是：與現有技術相比，本發明方法的突出的實質性特點是：

（1）本發明方法只需將工業純鋁熔體通過熔體發泡法經過一次發泡即可獲得高孔隙率、高壓縮強度和延性斷裂的含錳閉孔泡沫鋁復合材料。