[發明專利]一種鎂鋁金屬間化合物增強泡沫鋁的方法

有效

• 申請號: 201310537987.6
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103540785A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 衛英慧;李永剛;侯利鋒;杜華云;郭春麗;韓鵬舉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C21/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

1.一種鎂鋁金屬間化合物增強泡沫鋁的方法，其特征在于：

本發明使用的化學物質材料為：鎂塊、鋁塊、泡沫鋁塊、丙酮、磷酸、去離子水、氬氣，其組合準備用量如下：以克、毫升、厘米³為計量單位

鎂塊：Mg???8?mm×5?mm×8mm????????17.72g±0.01g

鋁塊：Al????8?mm×5?mm×8mm????????14.07g±0.01g

泡沫鋁塊：Al??Ф45mm?×30mm??????????45g±0.01g

丙酮：CH₃COCH₃????????????????????500mL±10mL

磷酸：H₃PO_4?????????????????????????500mL±5mL

去離子水：H₂O???????????????????20000mL±100mL

氬氣：Ar???????????????????????500000cm³±50?cm³

增強泡沫鋁的方法如下：

精選化學物質材料

對制備使用的化學物質材料要進行精選，并進行質量純度、濃度控制：

鎂塊：固態塊體??????????????????99.9%

鋁塊：固態塊體??????????????????99.9%

泡沫鋁塊：固態塊體??????????????99.9%

丙酮：液態液體??????????????????99.0%

磷酸：液態液體????????????濃度??10.0%

去離子水：液態液體??????????????99.9%

氬氣：氣態氣體??????????????????99.5%

制備開合式模具

制備使用的開合式模具為圓筒形，用不銹鋼材料制作，圓筒型腔為Ф45mm×150mm，型腔表面粗糙度為R_a0.08-0.16μm；

清洗泡沫鋁

①將泡沫鋁塊置于燒杯中，加入丙酮500?mL±10mL，然后置于超聲波清洗器內清洗，超聲頻率40KHZ，清洗時間10min；

②將泡沫鋁塊置于另一燒杯中，加入磷酸500mL±5mL，然后置于超聲波清洗器內清洗，超聲頻率40KHZ，清洗時間10min；

清洗后晾干；

熔煉鎂鋁金屬間化合物

①清理清潔熔煉爐坩堝，用金屬鏟、金屬刷清理熔煉爐坩堝，并用吸塵器抽吸爐內灰塵及有害物質，使坩堝潔凈；

②將鎂塊17.72g±0.01g，鋁塊14.07g±0.01g，加入熔煉坩堝內；

③開啟熔煉爐加熱器，加熱溫度720℃±5℃，使鎂塊、鋁塊熔化，恒溫、保溫、攪拌20min，成鎂鋁金屬間化合物熔液，備用；

澆注、壓制增強型泡沫鋁

增強型泡沫鋁的澆注、壓制是在壓力機上進行的，是在保溫爐內、筒形模具內，在氬氣底吹、施壓狀態下完成的；

①預熱筒形模具及泡沫鋁，預熱溫度300℃±5℃，預熱時間30min；

②將筒型模具置于壓力機的加熱工作臺上，將筒形模具下墊塊內通入氬氣底吹管；

③將泡沫鋁裝入筒形模具內的下墊塊上；

④將熔煉好的鎂鋁金屬間化合物熔液澆注至筒形模具內的泡沫鋁塊上；

⑤將上壓頭壓至鎂鋁金屬間化合物熔液上，并由壓力機的壓力桿、壓力電機逐漸施壓，施壓壓強10MPa，施壓時間5min±1min；

⑥在澆注、施壓過程中開啟氬氣底吹管，氬氣吹入速度100cm³/min；

⑦在澆注、施壓過程中開啟保溫爐，保溫溫度500℃±5℃；

⑧在澆注、施壓過程中開啟外水循環冷卻管，進行恒溫冷卻；

⑨加熱、恒溫、保溫、施壓、氬氣保護5min±1min，使泡沫鋁澆注成型；然后停止施壓、加熱、氬氣底吹，使澆注的泡沫鋁自然冷卻至25℃；

⑩升起壓力機的壓力桿、上壓頭，打開筒形模具，取出泡沫鋁產物，即增強型泡沫鋁；

切制成型，周邊打磨

將增強型泡沫鋁用機械切制澆注平面及周邊外形，使平面部及周邊光滑平整；然后用砂紙打磨各部，使之光潔；

檢測、分析、表征

對制備的鎂鋁金屬間化合物增強泡沫鋁的形貌、色澤、力學性能進行檢測、分析、表征；

用掃描電子顯微鏡進行顯微組織分析；

用拉伸試驗機進行力學性能分析；

用X射線衍射儀進行成分分析；

結論：鎂鋁金屬間化合物增強泡沫鋁為銀灰色塊狀，泡沫鋁孔型內填充了鎂鋁金屬間化合物，泡沫鋁保持了高應變率，壓縮率為10%~60%時，壓縮強度提高了3.2倍。

2.根據權利要求1所述的一種鎂鋁金屬間化合物增強泡沫鋁的方法，其特征在于：鎂鋁金屬間化合物熔液滲流泡沫鋁是在壓力機上進行的，是在筒形模具內，在加熱保溫、氬氣底吹、施加壓力的過程中完成的；

壓力機為立式，壓力機底部為底座（14）、底座（14）的左部設有立柱（15）、右部設有立柱（16），在左右立柱（15）、（16）的頂部為上橫梁（2）；在底座（14）上部設有保溫爐（5），保溫爐（5）外部由外水循環冷卻管（6）環繞；在保溫爐（5）內底部設有加熱工作臺（13），在加熱工作臺（13）上部設有下墊塊（11），在下墊塊（11）上部設有筒形模具（8），在筒形模具（8）內底部置放泡沫鋁（10），在泡沫鋁（10）上部為鎂鋁金屬液（9），鎂鋁金屬液（9）上部由上壓頭（7）壓住，上壓頭（7）上部由壓力桿（4）壓住，壓力桿（4）上部設有壓力傳感器（3），壓力傳感器（3）聯接上橫梁（2）上部的壓力電機（1）；下墊塊（11）內設有氬氣底吹管（22），氬氣底吹管（22）聯接氬氣閥（18），氬氣瓶（12），氬氣底吹管（22）與筒形模具（8）內底部聯通，并吹至泡沫鋁（10）；在壓力機的右部設有電控柜（21），電控柜（21）上設有壓力電機調控器（19），溫度調控器（20），壓力電機調控器（19）通過導線（17）與壓力傳感器（3）、壓力電機（1）聯接，溫度調控器（20）通過導線（17）與保溫爐（5）連接。