[發明專利]吹氣法制備泡沫鋁裝置及泡沫鋁的制備方法

有效

• 申請號: 201610552868.1
• 申請日: 2016-07-14
• 公開（公告）號: CN106148747B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 陳祥;王寧珍;李言祥;劉源;張華偉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C21/00
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司11606
• 代理人: 哈達

技術領域

本發明涉及一種泡沫鋁的制備裝置及泡沫鋁的制備方法，尤其涉及一種吹氣法制備泡沫鋁裝置及泡沫鋁的制備方法。

背景技術

泡沫鋁具有密度低、高比強度、隔音、吸音、減震、高的能量吸收性能、保溫、隔熱等綜合特性，在鐵路客車、軍事、建筑、汽車、裝飾、航天、航空、船舶等領域都有巨大的市場應用潛力。泡沫鋁從氣孔結構來看可以分為開孔泡沫鋁和閉孔泡沫鋁，其中閉孔泡沫鋁的應用更為廣泛。閉孔泡沫鋁的制備方法主要有熔體吹氣法、熔體發泡法、粉末壓實熔化發泡法等。當泡沫鋁的泡孔尺寸減小后，泡孔會趨向于球形，結構更為均勻；小孔徑泡沫鋁的液膜面積減小從而使得液膜穩定性增加，泡孔更為穩定，在熱加工過程中更易流動和變形，有利于泡沫鋁的二次加工；其力學性能也會大幅提升；在成型過程中出現的泡孔坍塌現象也會得到改善，有利于發泡高度的增大，從而能夠制備出大塊泡沫鋁，進一步推動泡沫鋁的產業化。因而，小孔徑特別是氣孔尺寸小于5mm的泡沫鋁的制備方法及制備裝置是目前吹氣法制備泡沫鋁發展的一個重要方向。

熔體吹氣法工藝是通過吹氣頭將氣體(一般為氧化性氣體)直接注入含有陶瓷顆粒的液態鋁或鋁合金中，歷經氣泡的形成、上浮、堆積和冷凝過程，最終收集成型制備得到泡沫鋁的方法。相較于其他制備工藝，吹氣法具有成本低、可連續性生產的優點。然而，吹氣法制備的泡沫鋁存在力學性能不夠高、加工方式需拓展等問題，解決方式是制備小孔徑的泡沫鋁。

吹氣法制備泡沫鋁最初是由加拿大Alcan公司和挪威Hydro公司在20世紀90年代初分別獨立提出，都是旋轉噴吹法，即通過吹氣頭的旋轉實現氣體的分散，后來Alcan又提出了通過吹氣頭往復運動來分散氣泡的方法(美國專利US5334236)。然而，旋轉吹氣頭和傳統的往復運動吹氣頭對于熔體擾動較大，氣泡脫離條件差異較大，制備的泡沫鋁泡孔均勻度較差。

N.Babcsan等人開發了利用超聲振動制備吹氣法泡沫鋁的方法，先利用超聲處理在鋁熔體中分散超細顆粒，再采用超聲振動分散進入熔體中的氣體，泡沫鋁的孔徑可以降到亞毫米范圍內，但Babcsan并沒有公布相應技術細節，且超聲振動法的成本也相對較高。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種吹氣法制備泡沫鋁裝置，能夠在成本較低的條件下制備出泡孔尺寸較小，且具有較好均勻度的泡沫鋁。

一種吹氣法制備泡沫鋁裝置，包括吹氣管、吹氣頭、直流振動電機及限動板，該吹氣管包括水平段和與水平段相連的豎直段，該水平段包括進氣端，該豎直段包括出氣端，該出氣端與該吹氣頭連接，該吹氣管為懸臂梁結構，該進氣端為該懸臂梁結構的固定端，該出氣端為該懸臂梁結構的自由端，該直流振動電機和該限動板固定設置在該吹氣管的水平段，并且，該直流振動電機設置在該固定端和該限動板之間，該限動板能夠限制該吹氣管在豎直方向的運動。

一種泡沫鋁的制備方法，包括以下步驟：提供增粘的金屬鋁或鋁合金熔體；以及將吹氣頭插入該增粘的金屬鋁或鋁合金熔體中，在吹氣的同時使該吹氣頭做水平簡諧振動。

與現有技術相比較，本發明提出的吹氣法制備泡沫鋁裝置及泡沫鋁的制備方法利用非常簡單的方式使吹氣頭能夠進行高頻水平簡諧振動，由于利用了吹氣管豎直段對于振動的放大作用，實現了一般機械振動難以達到的高頻率且高振幅的要求，成功制備出孔徑較小的泡沫鋁，且直流振動電機的成本相對于超聲振動裝置非常低廉。

附圖說明

圖1是本發明實施例的吹氣法制備泡沫鋁裝置的組成示意圖。

圖2是沿圖1中B方向的本發明實施例的吹氣法制備泡沫鋁裝置的吹氣頭的振動形式示意圖。

圖3是吹氣頭在沒有施加振動時，采用高速攝像裝置獲得的水模擬的氣泡照片。

圖4是與圖3相同的吹氣頭在施加振動時，采用高速攝像裝置獲得的水模擬的氣泡情況照片。

圖5是利用本發明實施例的吹氣法制備泡沫鋁裝置對于泡沫鋁泡孔尺寸的減小情況。

圖6是利用本發明實施例的吹氣法制備泡沫鋁裝置制備的1mm左右孔徑的吹氣法泡沫鋁光學照片。

具體實施方式

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例吹氣法制備泡沫鋁裝置及泡沫鋁的制備方法。