[發明專利]一種利用負壓發泡制備鋁基泡沫材料的方法

有效

• 申請號: 201410060062.1
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN103820669A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 曹卓坤;羅洪杰;薛琦;盧百意;孫建秋
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C21/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種利用負壓發泡制備鋁基泡沫材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）鋁液增粘

將工業純鋁或鋁合金加熱熔化成鋁液后，保持溫度在720～740℃，向鋁液中加入增粘劑，攪拌至增粘劑分散均勻；

（2）形成初始小氣泡

將含有增粘劑的鋁液溫度控制在690℃～710℃，向鋁液中加入發泡劑，攪拌至發泡劑充分分解，形成含小氣泡鋁液；

（3）負壓發泡

將盛有含小氣泡鋁液的坩堝放入密閉發泡腔內，通過抽氣降低發泡腔內的壓力，壓力控制范圍為4000Pa～50000Pa，含小氣泡的鋁液隨腔體內壓力降低而膨脹，形成泡沫體；同時監測發泡腔內的壓力和泡沫體的高度，待泡沫體達到目標高度后，停止抽氣保持壓力；

（4）冷卻

在保持發泡腔內壓力恒定的情況下將泡沫體隨腔冷卻，待觀察到泡沫體凝固后，釋放壓力，取出容器，獲得鋁基泡沫材料。

2.根據權利要求1所述的一種利用負壓發泡制備鋁基泡沫材料的方法，其特征在于，將所述步驟（2）中獲得的含小氣泡鋁液倒入模具后放入密閉發泡腔內，通過抽氣降低發泡腔內的壓力，含小氣泡的鋁液隨腔體內壓力降低而膨脹，形成泡沫體；待壓力達到實際壓力值后，停止抽氣保持壓力；在保持發泡腔內壓力恒定的情況下將泡沫體隨腔冷卻≥30分鐘，釋放壓力，取出模具，獲得與模具內腔形狀吻合的鋁基泡沫材料構件。

3.根據權利要求2所述的一種利用負壓發泡制備鋁基泡沫材料的方法，其特征在于，所述實際壓力值的確定方法為，在步驟（1）和（2）中的鋁液成分和工藝參數固定的條件下，根據步驟（3）所述負壓發泡方法做出壓力-膨脹率曲線，并依據模具體積和鋁基泡沫材料的目標密度計算出目標膨脹率，將目標膨脹率的1.2倍確定為實際膨脹率，實際膨脹率在該壓力-膨脹率曲線上對應的壓力值為實際壓力值，并且實際壓力值的范圍為4000Pa～50000Pa。

4.根據權利要求1所述的一種利用負壓發泡制備鋁基泡沫材料的方法，其特征在于，所述鋁合金為6063鋁合金、ZL201鋁合金、A356鋁合金或在所述工業純鋁中加入鋁質量分數0.5～2%的金屬鎂。

5.根據權利要求1所述的一種利用負壓發泡制備鋁基泡沫材料的方法，其特征在于，所述的增粘劑為金屬鈣或鍍銅碳纖維，金屬鈣的加入量為工業純鋁或鋁合金質量分數的2.5～3%，鍍銅碳纖維的加入量為工業純鋁或鋁合金體積分數的0.5～2.5%。

6.根據權利要求1所述的一種利用負壓發泡制備鋁基泡沫材料的方法，其特征在于，所述步驟（1）中，攪拌速度為800～1200轉/分，攪拌時間為4～10分鐘。

7.根據權利要求1所述的一種利用負壓發泡制備鋁基泡沫材料的方法，其特征在于，所述發泡劑為氫化鈦或者碳酸鈣，其加入量為工業純鋁或鋁合金質量分數的0.1～0.4%。

8.根據權利要求1所述的一種利用負壓發泡制備鋁基泡沫材料的方法，其特征在于，所述步驟（2）中，攪拌速度為1500～2000轉/分，攪拌時間為6～10分鐘。

9.根據權利要求1所述的一種利用負壓發泡制備鋁基泡沫材料的方法，其特征在于，所述測量泡沫體高度的設備為激光測距儀。

10.根據權利要求1或2所述的一種利用負壓發泡制備鋁基泡沫材料的方法，其特征在于，所述密閉發泡腔為帶有石英觀察窗密閉蓋的不銹鋼密閉容器，并且所述鋁液的隨腔冷卻方式為密閉發泡腔外空氣自然冷卻，腔外強制風冷或腔外纏繞冷卻水管冷卻。