[發(fā)明專利]一種粉末預(yù)燒結(jié)加壓發(fā)泡制備泡沫鋁材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110245969.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112609101B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹卓坤;冮峰郡;于洋;鄭興璋;王加奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/08
• 分類號(hào): C22C1/08;C22C21/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種粉末預(yù)燒結(jié)加壓發(fā)泡制備泡沫鋁材料的方法，按以下步驟進(jìn)行：（1）將TiH₂通過(guò)振動(dòng)篩篩分生成TiH₂粉；（2）加熱至410~530℃保溫，獲得預(yù)熱發(fā)泡劑粉；（3）將發(fā)泡劑粉、鎂粉和硅粉加入到鋁粉中，然后球磨混合至少8h；（4）混合粉料置于坩堝中，用加熱爐升溫至400~500℃保溫預(yù)燒結(jié)；將預(yù)燒結(jié)物料填充至模具中冷壓；（5）將發(fā)泡模具預(yù)熱至700~720℃，放入預(yù)制體，然后置于然650~670℃的加熱爐中；（6）加熱爐密封通入氬氣，至壓力0.2~0.5MPa進(jìn)行發(fā)泡，隨爐冷卻后取出脫模。本發(fā)明的方法有效的改善泡沫鋁材料的泡孔結(jié)構(gòu)、泡孔大小與泡孔均勻度，進(jìn)而改善泡沫鋁材料的品質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多孔金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種粉末預(yù)燒結(jié)加壓發(fā)泡制備泡沫鋁材料的方法。

背景技術(shù)

泡沫鋁的制備發(fā)方法主要有熔體發(fā)泡法和粉末冶金法，在《粉末冶金發(fā)泡法制備閉孔泡沫鋁研究進(jìn)展》一文中記載，熔體發(fā)泡法是將增稠劑和發(fā)泡劑直接加入金屬熔體中，發(fā)泡劑受熱分解產(chǎn)生氣體制備閉孔泡沫鋁，然而產(chǎn)品質(zhì)量易受環(huán)境因素影響且不易制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的泡沫鋁部件。傳統(tǒng)的粉末冶金法制備泡沫鋁材料是通過(guò)熱壓制備預(yù)制體，然后在電阻爐中加熱發(fā)泡的方式制備，但是以上方法制造的泡沫鋁結(jié)構(gòu)不均勻，綜合性能低下，生產(chǎn)工藝復(fù)雜且不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種粉末預(yù)燒結(jié)加壓發(fā)泡制備泡沫鋁材料的方法，通過(guò)對(duì)粉末原料進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，再冷壓制備預(yù)制體，最后加壓發(fā)泡，制成孔徑均勻，性能優(yōu)良的泡沫鋁材料。

本發(fā)明的方法按以下步驟進(jìn)行：

1、將TiH₂通過(guò)振動(dòng)篩篩分的方式分離出粒徑72~74μm的部分，作為T(mén)iH₂粉；

2、將TiH₂粉用加熱爐加熱至410~530℃，然后保溫40~50min，隨爐冷卻至常溫，獲得預(yù)熱發(fā)泡劑粉；

3、將發(fā)泡劑粉、鎂粉和硅粉加入到鋁粉中，然后球磨混合至少8h，制成混合粉料；其中發(fā)泡劑粉占鋁粉質(zhì)量的0.8~1.4%，鎂粉占鋁粉質(zhì)量的0.6~1%，硅粉占鋁粉質(zhì)量的10~11.6%；鋁粉粒度400~500目，鎂粉粒度500~600目，硅粉粒徑18~20μm；

4、將混合粉料置于坩堝中，將坩堝置于加熱爐內(nèi)，升溫至400~500℃，然后保溫40~50min進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，獲得的預(yù)燒結(jié)物料在400~500℃條件下直接填充至模具中，在400~450MPa壓力下進(jìn)行冷壓，保壓時(shí)間為10~20 min，然后脫模獲得預(yù)制體；

5、將發(fā)泡模具預(yù)熱至700~720℃，將預(yù)制體置于預(yù)熱后的發(fā)泡模具內(nèi)；然后將帶有預(yù)制體的發(fā)泡模具放入已經(jīng)升溫至650~670℃的加熱爐中；

6、將加熱爐密封，并通過(guò)加熱爐的進(jìn)氣口向加熱爐內(nèi)通入氬氣，至加熱爐內(nèi)的壓力為0.2~0.5MPa，在此條件下進(jìn)行發(fā)泡，時(shí)間8~12min，然后隨爐冷卻至常溫，取出發(fā)泡模具脫模獲得泡沫鋁材料。

上述的泡沫鋁材料的表觀密度0.2~0.32g/cm³。

上述的泡沫鋁材料的孔隙率68~96%。

上述的步驟6中，泡沫鋁材料的膨脹率為266~390%。

上述的步驟5中，發(fā)泡模具側(cè)壁為圓筒狀，材質(zhì)為不銹鋼，壁厚2~3mm；側(cè)壁上均勻開(kāi)設(shè)有若干直徑1~2mm的氣孔。

上述的步驟2中，將TiH₂粉加熱保溫的目的是使氫化鈦表面生成二氧化鈦氧化層，起到阻礙延遲氫氣釋放的作用，使步驟4進(jìn)行發(fā)泡時(shí)氫化鈦釋放氣體的溫度更契合預(yù)制體融化的溫度。

上述的步驟3中，預(yù)燒結(jié)物料在400~500℃條件下直接填充至模具中，目的是加強(qiáng)冶金結(jié)合，使壓制的預(yù)制體密實(shí)度更好。