[發(fā)明專利]一種Fe?Al復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁板制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610062762.3
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105618763B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王錄才;鄒濤;游曉紅;王芳;李康;郭蕎毓
• 申請（專利權(quán)）人: 太原科技大學(xué)
• 主分類號: B22F7/04
• 分類號: B22F7/04;C22C1/08
• 代理公司: 太原高欣科創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙)14109
• 代理人: 崔雪花

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁板材生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種Fe-Al復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁板制備方法。

背景技術(shù)

泡沫鋁是一種新型的輕型金屬材料，由于其兼具優(yōu)異的力學(xué)性能、聲學(xué)性能、熱學(xué)性能等的同時，還能兼顧板材的韌度和強(qiáng)度的要求，因而在各個領(lǐng)域被廣泛關(guān)注。在泡沫鋁研制的基礎(chǔ)上，泡沫鋁的復(fù)合結(jié)構(gòu)在一些行業(yè)也被有效運(yùn)用，例如在汽車保險杠材料研制領(lǐng)域受到極大的重視。目前泡沫鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)制備方法有：傳統(tǒng)的物理膠粘法、擴(kuò)散結(jié)合法、焊接法等，也有新型的自蔓延結(jié)合法，但是這些方法存在各種各樣的缺陷：

1、物理膠粘法，它是最早的泡沫鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，具體采用膠將泡沫芯和板材粘接，但是在高溫下膠粘法存在不穩(wěn)定性，泡沫芯和板材接觸面在泡沫芯發(fā)泡過程中容易脫離，所以限制了其使用范圍。

2、擴(kuò)散結(jié)合法，存在諸多制備方法困難，如泡沫鋁與板材的接觸面需要清理干凈，而泡沫鋁的便面的孔洞多不易清理，另外對于板材的塑性要求高，因而存在很大的局限性。

3、激光焊接法，連接區(qū)域僅僅局限于孔棱與板材的接觸的區(qū)域，是屬于一種點(diǎn)連接，板材與泡沫芯之間連接強(qiáng)度小，其次生產(chǎn)的周期長，不適合大規(guī)模的生產(chǎn)。

4、自蔓延高溫合成法，以自蔓延方式實(shí)現(xiàn)粉末間的反應(yīng)，與制備材料的傳統(tǒng)工藝，工序減少，流程縮短，工藝簡單，一經(jīng)引燃啟動過程后就不需要對其進(jìn)一步提供任何能量，由于燃燒波通過試樣時產(chǎn)生的高溫，可將易揮發(fā)雜質(zhì)排除，使產(chǎn)品純度高，同時燃燒過程中有較大的熱梯度和較快的冷凝速度，有可能形成復(fù)雜相，易于從一些原料直接轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N產(chǎn)品，所以自蔓延壓胚的制備在生產(chǎn)中起到至關(guān)重要的作用，但是目前對自蔓延壓胚的制備仍沒有統(tǒng)一的生產(chǎn)方法，自蔓延過程難以控制。

所以，如何高效地生產(chǎn)具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的泡沫鋁板材，成為當(dāng)下亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種Fe-Al復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁板制備方法，解決傳統(tǒng)的結(jié)合方法導(dǎo)致的接觸面清理問題、高溫下不能工作問題以及無法大規(guī)模生產(chǎn)問題的同時，解決自蔓延壓胚的制備及泡沫鋁芯發(fā)泡的過程，將鋼板與泡沫鋁芯良好地結(jié)合在一起，形成Fe-Al復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁板。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種Fe-Al復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁板制備方法，其特征是制備方法按照如下步驟依次進(jìn)行：

1）、預(yù)制體的制備：

①、預(yù)制體原料的混合：

將純鋁粉與硅粉按質(zhì)量9:1比例混合，按鋁硅混合粉末總重量的0.6~0.8%加入發(fā)泡劑ZrH₂，將純鋁粉、硅粉與發(fā)泡劑混合后置于球磨機(jī)混合2~3h；

②、預(yù)制體冷壓：

將混合均勻的原料粉末在室溫狀態(tài)下液壓機(jī)加壓300±10MPa，保壓10~15min，原料粉末壓實(shí)，壓實(shí)的粉末經(jīng)磨削后制成預(yù)制體；

③、預(yù)制體熱壓：

將冷壓后的預(yù)制體置于500±20℃氛圍中，并采用液壓機(jī)加壓300±10MPa，保溫保壓1~2h，最終獲得的預(yù)制體留待干燥工序使用；

2）、鋼片的制備

去除鋼片單面的表面氧化皮，將鋼片用500目砂紙單面打磨光滑，單面打磨處理后的鋼片留待干燥工序使用；

3）、自蔓延壓胚的制備

①、自蔓延壓胚原料的混合：

將Ti粉和B₄C粉末按物質(zhì)的量之比為3:1混合，按Ti和B₄C混合粉末總重量的15~20%加入Fe粉，將原料放入球磨機(jī)中，設(shè)置轉(zhuǎn)速為120~150r/min，混合時間為4~6h，將自蔓延壓胚原料混合均勻；

②、自蔓延壓胚的制備：

將混合均勻的粉末放入液壓機(jī)中，壓強(qiáng)為300±10MPa，保壓20~25min，粉末壓實(shí)后即為自蔓延壓胚，留待干燥工序使用；

4）、干燥

將之前1）~3）步制得的自蔓延壓胚、預(yù)制體以及鋼片分別放入干燥箱中進(jìn)行干燥，干燥溫度為200~250℃；

5）、Fe-Al復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁板發(fā)泡

①、擺放：

將前步干燥后的預(yù)制體、鋼片，自蔓延壓胚，由上至下依次按照鋼片-自蔓延壓胚-預(yù)制體-自蔓延壓胚-鋼片的順序擺放，其中鋼片打磨過的一面與自蔓延壓胚相接觸；

②、熱壓：

將放置好的鋼片、預(yù)制體和自蔓延壓胚一同放入300~350℃的保溫爐中保溫，在保溫的同時對上下鋼片施加240±5MPa的壓強(qiáng)，保溫保壓45~50min；

③、發(fā)泡：