[發明專利]一種低密度小孔徑粉末冶金法泡沫鋁復合結構的制備方法

有效

• 申請號: 201310619419.0
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103589892A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 郭志強;趙胤;袁曉光;黃宏軍;左曉姣;東雪
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;B22F1/00;C22C21/08;C22C21/02
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周楠

技術領域

?本發明涉及一種低密度小孔徑粉末冶金法泡沫鋁的制備方法，屬于多孔金屬材料技術領域。

背景技術

泡沫鋁復合結構是將泡沫鋁和某種材料（鋼、鋁、銅等）復合后形成的以泡沫鋁為芯材的三明治板或者異形件。它既具有泡沫鋁的輕質、比強度高，吸能、吸聲、阻燃、隔熱性能優良等特點，又具有復合金屬的強度、硬度等力學性能優良的特點，呈現出良好的綜合性能。因此在交通運輸、航空、航天等行業尤其是汽車工業上有著廣闊的應用前景。粉末冶金法由于具有短流程、近凈成形的特點，在制備三明治夾芯板和異形件，尤其是一些形狀復雜的異形件時具有得天獨厚的優勢。然而現有的粉末冶金法工藝，存在著預制體受熱不均、TiH₂分解和預制體熔化時段不匹配的問題，使得制備的泡沫鋁孔結構存在很大的缺陷，綜合性能低下，同時造成生產工藝不穩定，產品成品率低，生產成本高，這嚴重影響了泡沫鋁復合結構的應用和推廣。

發明內容

發明目的：

本發明的目的在于克服現有技術中存在的問題，提供一種泡沫鋁復合結構的制備方法，同時提高產品的成材率，并獲得密度低、孔徑小、孔結構缺陷少、綜合性能高的泡沫鋁復合結構件。

技術方案：

本發明是通過以下技術方案實施的：

一種低密度小孔徑粉末冶金法泡沫鋁復合結構的制備方法，其特征在于：該方法步驟如下：

（1）發泡劑TiH₂的選擇：采用振動篩篩分的方式，選擇粒徑大小一致的TiH₂粉末做發泡劑；

（2）預制體的制備：將鋁粉、鎂粉、硅粉、發泡劑粉按比例混合均勻后，采用擠壓成型，制備出可發泡預制體；

（3）低密度小孔徑泡沫鋁的制備：將可發泡預制體置入與其復合的模型中，預熱一段時間后，迅速轉移到保溫爐中保溫發泡，冷卻后即可制得泡沫鋁復合結構。

步驟（1）中采用振動篩篩分的方式，篩分時間為30分鐘，每次篩分總量為100g，篩分后選擇粒徑為75μm-53μm、53μm-37μm或37μm-25μm的TiH₂粉末做發泡劑，且所有發泡劑粉末均采用480℃空氣中加熱氧化90分鐘的處理工藝。

步驟（2）中發泡劑TiH₂粉末的添加量為可發泡預制體總質量的0.2-0.4%，鎂粉添加量為預制體總質量的4-6%，硅粉末添加量為預制體總質量的6-8%，余量添加鋁粉。

步驟（2）預制體的制備過程為：粉末的混合時間為120分鐘，混合均勻后，采用5000KN的擠壓機，先400MPa冷壓密實，保壓時間為5-10分鐘，然后再加熱到450℃后熱擠壓制坯，擠壓模具采用的擠壓比為8:1-20:1。

步驟（3）可發泡預制體預熱后的高溫快速加熱，即先將模型及其置入其中的可發泡預制體放入到500℃的保溫爐中預熱5-10分鐘，待模具和預制體溫度均達到500℃后迅速轉移到760-820℃的加熱爐中保溫加熱，保溫時間為90秒-300秒，冷卻方式為水冷或者水霧冷卻。

制備的泡沫鋁密度在0.45g/cm³-0.7?g/cm³，孔徑為0.8-2.0mm。

優點和效果：

（1）選擇粒徑一致的小顆粒TiH₂做發泡劑，可大大增加泡沫體生長的穩定性，有效分散、減少、甚至消除通孔、裂紋等缺陷；同時還可以通過選擇TiH₂的粒徑，來控制泡沫體的孔徑，生產出孔徑在0.8-2mm范圍內可調的泡沫鋁復合結構件；

（2）Si、Mg元素的合理加入進一步穩定了泡沫體的結構，提高了復合結構的綜合性能，從而可拓寬泡沫材料的應用范圍；

（3）500℃預熱后，再760-820℃高溫快速加熱的工藝，大大縮短了預制體的熔化時間，減少了因預制體熔化和TiH₂分解時段不一致，造成的孔結構缺陷；同時還可以提高發泡劑TiH₂的利用率，使其用量降低到0.2-0.4%范圍內，大大降低生產成本；

（4）本發明可有效減小泡沫鋁復合結構的孔結構缺陷，獲得接近100%的成材率，從而對推進泡沫鋁復合結構的工業化生產及應用能起到十分積極的作用。

附圖說明

圖1?本發明工藝流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行進一步說明：

本發明涉及一種低密度小孔徑粉末冶金法泡沫鋁復合結構的制備方法，其特征在于：該方法步驟如下：