專利名稱：孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金和其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料加工領(lǐng)域，特別涉及一種多孔鋁及鋁合金和其制備方法。
背景技術(shù)：
具有連通孔結(jié)構(gòu)的多孔鋁合金實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)材料輕質(zhì)及聲、熱、阻尼、吸能等 多功能兼容。迄今為止，以未經(jīng)調(diào)制多孔鋁合金的制備和性能為研究重點，而孔 徑按軸向梯度分布或?qū)訝钪芷诜植嫉亩嗫卒X合金未見報道。
多孔鋁合金由于其較大的比表面積和良好的流通性能而具有優(yōu)良的聲學(xué)性
能，包括吸聲和消聲性能?，F(xiàn)有理論表明，孔結(jié)構(gòu)影響其吸聲效果，孔徑在l(T 數(shù)量級的時候具有較好的高頻聲吸收能力，而隨孔徑增大，對應(yīng)的吸收峰向低頻 移動。依據(jù)聲學(xué)的阻抗匹配理論，具有孔結(jié)構(gòu)漸變的多孔鋁合金可在寬頻范圍獲 得更好的聲學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種結(jié)構(gòu)可控的具有優(yōu)良聲學(xué)性能的孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁 及鋁合金和其制備方法。
本發(fā)明提供了一種孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，包括以下步
驟
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸鹽作為填料粒子，按照粒徑大小分成數(shù)組； 并依據(jù)粒徑大小的順序裝入模具中，在500°C ~ 660'C下保溫30min ~ 60min;
第二步，將鋁合金加熱至融化，保持鋁合金熔體溫度為700°C~ 820°C，再 將模具放置到負壓裝置的吸盤底座上，負壓裝置的壓力為-2 kPa~-40 kPa,并 將鋁合金熔體澆鑄到模具中；
第三步，待鋁合金凝固后，取出填料粒子與鋁合金的復(fù)合體，除去填料粒子， 得到孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金。
所述孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，其中填料粒子可以按粒徑
大小的軸向梯度分布順序裝入模具中。
所述孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，其中填料粒子也可以4會粒 徑大小的軸向?qū)訝钪芷诜植柬樞蜓b入模具中。
所述孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，其中填料粒子形狀為多角 形或球形。
所述方法制得的孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金，其孔徑范圍為0. lmm 4tnm,孔徑大小呈軸向梯度分布或?qū)訝钪芷诜植?，孔隙率?0%~76%。
采用本發(fā)明所述的孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金制備方法獲得的鋁合金 具有以下優(yōu)點
1. 本發(fā)明采用數(shù)組粒徑大小不同的填料粒子，通過控制填料粒子的堆積次 序，形成粒徑大小按軸向梯度分布或?qū)訝钪芷诜植嫉奶盍隙逊e體，進而控制多孔
鋁合金制品的孔結(jié)構(gòu)，制備出孔徑大小按軸向梯度分布或?qū)訝钪芷诜植嫉亩嗫卒X
a令 口正。
2. 本發(fā)明制備的孔結(jié)構(gòu)調(diào)制的多孔鋁合金具有較大范圍的孔徑分布，相對 于未經(jīng)調(diào)制的多孔鋁合金，在寬頻率范圍內(nèi)具有更好的吸聲性能。
3. 孔徑按軸向?qū)訝钪芷诜植嫉亩嗫卒X合金具有獨特的結(jié)構(gòu)特征，具有優(yōu)良 的消聲性能。


圖1 是本發(fā)明負壓滲流裝置圖。
圖2 是本發(fā)明制備的孔徑按軸向梯度分布的多孔鋁合金剖面圖(孔隙率60% )。 圖3 是本發(fā)明制備的孔徑按軸向?qū)訝钪芷诜植嫉亩嗫卒X合金剖面圖(孔隙率 66%)。
圖4 是本發(fā)明制備的孔徑從0. 5mm漸變至2. 5mm的孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁 合金與平均孔徑分別為0. 5咖，1.25mm, 2. 5mm的多孔鋁合金的駐波管法測定的 吸聲系數(shù)對比圖。
具體實施例方式
本發(fā)明中所用的鋁合金可以為含硅6% ~ 11%的鋁硅合金或者含銅4% ~ 10°/。的 鋁銅合金，第二步中將鋁合金加熱至融化，此時溫度為70(TC 82(TC,待鋁合 金熔體溫度均勻后再澆鑄到模具中。第三步中可以采用機械清洗和超聲波清洗相
結(jié)合的方法除去填料粒子，其中填料粒子可采用可溶性氯化物或^碳酸鹽。本發(fā)明 通過控制鋁合金熔體的溫度、填料粒子的溫度以及滲流壓力來控制鋁合金的滲流 過程。
實施例1
一種孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，包括以下步驟
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸鹽作為填料粒子，按照粒徑大小分成數(shù) 組；，沿模具1高度方向，按照按粒徑大小的軸向梯度分布分層裝入模具1中， 在500°C下保溫30nUn,以使填料粒子溫度均勻；
第二步，將鋁合金加熱至融化，保持鋁合金熔體溫度為700°C~82()°C，再 將模具l放置到負壓裝置3的吸盤底座2上，壓力為-2 kPa,并將鋁合金熔體澆 鑄到模具1中使鋁合金熔體滲入填料粒子中；
第三步，待鋁合金凝固后，鋁合金熔體冷卻至室溫時，取出填料粒子與鋁合 金的復(fù)合體，除去填料粒子，得到孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金。
實施例2
一種孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，包括以下步驟
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸鹽作為填料粒子，按照粒徑大小分成數(shù) 組；，沿模具1高度方向，按照按孔徑大小的軸向梯度分布分層裝入模具1中， 在580°C下j果溫30min,以使填料粒子溫度均勻；
第二步，將鋁合金加熱至融化，保持鋁合金熔體溫度為700°C ~ 820°C，再 將模具l放置到負壓裝置3的吸盤底座2上，壓力為-20 kPa,并將鋁合金熔體 澆鑄到模具1中使鋁合金熔體滲入填料粒子中；
第三步，待鋁合金凝固后，鋁合金熔體冷卻至室溫時，取出填料粒子與鋁合 金的復(fù)合體，除去填料粒子，得到孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金。
實施例3
一種孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，包括以下步驟
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸鹽作為填料粒子，按照粒徑大小分成數(shù)
組；，沿模具l高度方向，按照按孔徑大小的軸向梯度分布分層裝入模具1中，
在660°C下保溫30min,以使填料粒子溫度均勻；
第二步，將鋁合金加熱至融化，保持鋁合金熔體溫度為70(TC- 820。C,再
將模具1放置到負壓裝置3的吸盤底座2上，壓力為-40 kPa,并將鋁合金熔體
澆鑄到模具1中使鋁合金熔體滲入填料粒子中；
第三步，待鋁合金凝固后，鋁合金熔體冷卻至室溫時，取出填料粒子與鋁合 金的復(fù)合體，除去填料粒子，得到孔結(jié)構(gòu)調(diào)多孔鋁合金。
實施例4
一種孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，包括以下步驟
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸鹽作為填料粒子，按照粒徑大小分成數(shù) 組；，沿模具l高度方向，按照按粒徑大小分成數(shù)組，分層裝入模具l中，重復(fù) 操作，可得到粒徑按軸向?qū)訝罘植嫉念w粒堆積體，在66(TC下保溫30min,以使 填料粒子溫度均勻；
第二步，將鋁合金加熱至融化，保持鋁合金熔體溫度為70(TC 82(TC,再 將模具1放置到負壓裝置3的吸盤底座2上，壓力為-40 kPa,并將鋁合金熔體 澆鑄到模具1中使鋁合金熔體滲入填料粒子中；
第三步，待鋁合金凝固后，鋁合金熔體冷卻至室溫時，取出填料粒子與鋁合 金的復(fù)合體，除去填料粒子，得到孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金。
實施例5
一種孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，包括以下步驟
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸鹽作為填料粒子，按照粒徑大小分成數(shù) 組；，沿模具l高度方向，按照按粒徑大小分成數(shù)組，分層裝入模具l中，重復(fù) 操作，可得到粒徑按軸向?qū)訝罘植嫉念w粒堆積體，在50(TC下保溫30min，以使 填料粒子溫度均勻；
第二步，將鋁合金加熱至融化，保持鋁合金熔體溫度為700°C-82(TC,再 將模具l放置到負壓裝置3的吸盤底座2上，壓力為-2kPa,并將鋁合金熔體澆 鑄到模具1中使鋁合金熔體滲入填料粒子中；
第三步，待鋁合金凝固后，鋁合金熔體冷卻至室溫時，取出填料粒子與鋁合 金的復(fù)合體，除去填料粒子，得到孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金。
實施例6
一種孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，包括以下步驟
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸鹽作為填料粒子，按照粒徑大小分成數(shù)組； 沿模具l高度方向，分層裝入模具l中，重復(fù)操作，可得到粒徑按軸向?qū)訝罘植?的顆粒堆積體，在58(TC下保溫30min,以使填料粒子溫度均勻；
第二步，將鋁合金加熱至融化，保持鋁合金熔體溫度為70(TC- 820'C,再 將模具1放置到負壓裝置3的吸盤底座2上，壓力為-20 kPa,并將鋁合金熔體 澆鑄到模具1中使鋁合金熔體滲入填料粒子中；
第三步，待鋁合金凝固后，鋁合金熔體冷卻至室溫時，取出填料粒子與鋁合 金的復(fù)合體，除去填料粒子，得到孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金。
實施例7
一種由實施例1所述方法制備的孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金，孔徑按軸 向梯度分布，其孔隙率為50%~76%，孔洞形狀為球形或多角形，且孔徑變化范 圍為0. lmm ~ 4l誦。
實施例8
一種由實施例4所述方法制備的孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金，孔徑按軸 向?qū)訝钪芷诜植迹淇紫堵蕿?0%-76%,孔洞形狀為球形或多角形，孔徑變化 范圍為0. lmm ~ 4隱。
實施例9
一種由實施例1所述方法制備的孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金，其孔徑從 0. 5誦漸變至2. 5腿，采用駐波管法測量其吸聲系數(shù)；與平均孔徑分別為0. 5mm, 1.25mm, 2. 5ram的多孔鋁合金的吸聲系數(shù)進行對比。實驗結(jié)果表明，未經(jīng)孔結(jié)構(gòu) 調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的吸聲效果存在頻率選擇性，聲吸收峰值對應(yīng)的頻率較 窄，而孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金在較寬的頻率范圍內(nèi)可以獲得高的聲吸收 效果。
權(quán)利要求
1.一種孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，其特征在于包括以下步驟第一步，采用可溶性氯化物或碳酸鹽作為填料粒子，按照粒徑大小分成數(shù)組；并依據(jù)粒徑大小的順序裝入模具(1)中，在5 00℃～660℃下保溫30min～60min；第二步，將鋁合金加熱至融化，保持鋁合金熔體溫度為700℃～820℃，再將模具(1)放置到負壓裝置(3)的吸盤底座(2)上，負壓裝置(3)的壓力為-2kPa～-40kPa，并將鋁合金熔體澆鑄到模具(1)中；第三步，待鋁合金熔體凝固后，取出填料粒子與鋁合金的復(fù)合體，除去填料粒子，得到孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金。
2. 如權(quán)利要求1所述孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，其特征在于 填料粒子按粒徑大小的軸向梯度分布順序裝入模具(1)中。
3. 如權(quán)利要求1所述孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，其特征在于 填料粒子按粒徑大小的軸向?qū)訝钪芷诜植柬樞蜓b入模具(1)中。
4. 如權(quán)利要求1所述孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，其特征在于 填料粒子形狀為多角形或球形。
5. 按權(quán)利要求1所述的方法制備的孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金，其特征在 于孔徑范圍為0. l隱 4mm,孔徑大小呈軸向梯度分布或?qū)訝钪芷诜植?，孔?率為50%~ 76%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金的制備方法，包括以下步驟第一步，采用可溶性氯化物或碳酸鹽作為填料粒子，按照粒徑大小分成數(shù)組；并依據(jù)粒徑大小的順序裝入模具中，在500℃～660℃下保溫30min～60min；第二步，將鋁合金加熱至融化，保持鋁合金熔體溫度為700℃～820℃，再將模具放置到負壓裝置的吸盤底座上，負壓裝置的壓力為-2KPa～-40KPa，并將鋁合金熔體澆鑄到模具中；第三步，待鋁合金熔體凝固后，取出填料粒子與鋁合金的復(fù)合體，除去填料粒子，得到孔結(jié)構(gòu)調(diào)制通孔多孔鋁及鋁合金。
文檔編號B22D23/04GK101104894SQ200710024899
公開日2008年1月16日 申請日期2007年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月9日
發(fā)明者何德坪, 何思淵, 劉偉偉, 王聯(lián)鳳, 顧菲菲, 可 黃 申請人:東南大學(xué)