[發明專利]一種微孔鋁或鋁合金的制備方法

有效

• 申請號: 201410346696.3
• 申請日: 2014-07-21
• 公開（公告）號: CN104131194A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 左孝青;陸建生;羅曉旭
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C21/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種微孔鋁或鋁合金的制備方法，屬于多孔金屬材料制備技術領域。

背景技術

具有通孔結構的多孔鋁或鋁合金具有低密度、高比強、能量吸收、吸音減振、滲透流通、低熱電導率等特性，在結構材料、噪音控制、過濾、隔熱保溫散熱、電磁屏蔽、阻火等領域具有廣闊的應用市場。具有微孔結構的微孔鋁或鋁合金，由于孔結構的微細化，在以上應用領域的性能表現更為優越。

目前公知的多孔鋁或鋁合金的主流制備方法主要有滲流鑄造法和粉末冶金法兩種。

常規滲流鑄造方法制備多孔鋁或鋁合金，是通過壓力（正壓或負壓）將鋁或鋁合金熔體滲入到NaCl顆粒前驅體的孔隙中，冷卻后水溶除NaCl顆粒得到多孔鋁或鋁合金。該方法可制備較大孔徑（0.2mm以上）的微孔鋁或鋁合金，但對于微細孔徑（0.1mm以下）的微孔鋁或鋁合金，由于鋁或鋁合金熔體填充微細顆粒困難而難以實現。?

粉末冶金法，是從粉末途徑出發，將鋁或鋁合金粉末與NaCl顆粒混合、壓制后，加熱到一定溫度進行燒結。由于鋁或鋁合金的活性較大，其表面容易氧化，鋁或鋁合金顆粒越細小，則氧化越嚴重，常規的氣氛燒結或真空燒結均難以獲得冶金結合的微孔鋁或鋁合金。???

發明內容

為克服上述公知多孔鋁或鋁合金制備技術難以獲得微孔鋁或鋁合金的不足，本發明提供一種微孔鋁或鋁合金的制備方法，該方法具有微孔結構可控、工藝簡單、低成本的特點，可實現工業化生產。????

本發明的技術方案是：采用鋁或鋁合金粉末和NaCl顆粒為原料，粉末混合后壓制成坯，壓坯加熱到鋁或鋁合金熔點以下30～100℃進行真空熱壓實現鋁或鋁合金粉末間的冶金結合，真空熱壓坯冷卻后，用水溶除真空熱壓坯中的NaCl顆粒，得到微孔鋁或鋁合金。具體包括如下步驟：

（1）混合粉末坯的制備：采用粒度10～100μm的鋁或鋁合金粉末和粒度為10～100μm的NaCl顆粒為原料進行配料，其中，NaCl顆粒在混合粉末中的體積百分比為30～70%，鋁或鋁合金粉末和NaCl顆粒在混料機中混合1～3小時后，用壓力機進行壓制獲得混合粉末坯；??

（2）混合粉末坯的真空熱壓：將步驟（1）獲得的混合粉末坯加熱到鋁或鋁合金熔點以下30～100℃進行真空熱壓，真空熱壓時間為0.5～2小時，真空熱壓后隨爐冷卻得到真空熱壓坯；??

（3）真空熱壓坯的后處理：將步驟（3）得到的真空熱壓坯用水溶除其中的NaCl顆粒，得到孔隙率30～70%、孔徑范圍與NaCl顆粒粒徑范圍相同的微孔鋁或鋁合金。???

步驟（1）中所述鋁或鋁合金粉末為工業純鋁、鑄造鋁合金、加工鋁合金粉末中的任意一種。???

步驟（1）中當目標孔隙率小于50%時，所述NaCl顆粒的粒徑小于鋁或鋁合金粉末的粒徑；當目標孔隙率等于50%時，所述NaCl顆粒的粒徑與鋁或鋁合金粉末的粒徑相同；當目標孔隙率大于50%時，所述NaCl顆粒的粒徑大于鋁或鋁合金粉末的粒徑。????

步驟（1）中所述混合粉末壓制制坯的壓力是100～500MPa。????

步驟（2）中所述真空熱壓的真空度為10^-2～10^-3Pa，真空熱壓壓力為20～50MPa。???

步驟（3）中所述水溶除NaCl顆粒的方法為將真空熱壓坯置于室溫流水中溶除NaCl顆粒，溶除時間為0.5～2小時。

本發明的原理是：

（1）混合粉末的顆粒粒徑選用及孔結構控制原理

鋁或鋁合金粉末與NaCl顆粒粒徑的選擇，與目標孔隙率的大小有關。當目標孔隙率小于50%時，NaCl顆粒的粒徑小于鋁或鋁合金粉末的粒徑，以保證混合體中鋁或鋁合金粉末的主體網絡結構，較小的NaCl顆粒填充鋁或鋁合金粉末的網絡結構的空隙；當目標孔隙率等于50%時，所述NaCl顆粒的粒徑與鋁或鋁合金粉末的粒徑相同，NaCl顆粒的粒徑與鋁或鋁合金粉末共同形成相互連接的網絡結構；當目標孔隙率大于50%時，所述NaCl顆粒的粒徑大于鋁或鋁合金粉末的粒徑，以保證混合體中NaCl顆粒的主體網絡結構，較小的鋁或鋁合金粉末填充NaCl顆粒網絡結構的空隙。

最終獲得的微孔鋁或鋁合金，其孔隙率與NaCl顆粒的體積百分比相同，其孔徑由NaCl顆粒的粒徑范圍所決定。

（2）壓坯的真空熱壓原理