專利名稱：一種電磁攪拌與機械攪拌復(fù)合作用的閉孔泡沫鋁制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電磁攪拌與機械攪拌復(fù)合作用的閉孔泡沫鋁制備方法。
背景技術(shù)：
泡沫鋁能將多種優(yōu)良性能結(jié)合在一起，例如低密度、高強度、低熱導(dǎo)率、低磁導(dǎo)率和良好的阻尼性能，在結(jié)構(gòu)材料和功能材料領(lǐng)域都能發(fā)揮重要的作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前常用的制備方法有1、粉末冶金法將發(fā)泡劑與金屬粉末混合制成預(yù)制塊，經(jīng)過成型燒結(jié)使金屬粉熔化、發(fā)泡劑分解得到多孔結(jié)構(gòu)。該法成本較高，適合于鑄造加工一些小零件，不適合大規(guī)模
工業(yè)生產(chǎn)。2、電解沉積法它是以聚氨基甲酸乙脂發(fā)泡材料為骨架，進行電解沉積，然后加熱去除有機發(fā)泡材料而制得。這種發(fā)泡材料昂貴，技術(shù)較復(fù)雜，應(yīng)用有限。3、滲流鑄造法將一定尺寸的固體顆粒(如溶鹽、玻璃、陶瓷等)堆積在一起，然后使熔融的金屬液在負(fù)壓作用下注入到固體顆粒的縫隙中，冷卻后通過燒結(jié)或者溶解將固體顆粒去除得到金屬泡沫材料。這種方法生產(chǎn)的泡沫材料孔徑的均勻性較好，但工藝復(fù)雜成本較高。4、熔體發(fā)泡法即直接向金屬液中加入TiH2JrH2和CaCO3等發(fā)泡劑并通過攪拌使其混合均勻，發(fā)泡劑受熱分解出氣體，冷卻后形成泡沫狀金屬材料。該方法工藝簡單，成本較低，適于工業(yè)化生產(chǎn)?，F(xiàn)有的熔體發(fā)泡發(fā)方法大多是采用機械攪拌，通過攪拌槳使熔體高速旋轉(zhuǎn)，達到分散增粘劑和發(fā)泡劑的目的。在發(fā)泡過程中，由于采用單純的機械攪拌，其攪拌力從熔體的中心向邊緣逐漸降低，使得熔體邊緣得不到充分?jǐn)嚢瑁l(fā)泡劑無法混合均勻，因而制得的泡沫鋁孔結(jié)構(gòu)均勻性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用電磁攪拌與電攪拌復(fù)合作用的閉孔泡沫鋁制備方法，解決熔體發(fā)泡法制備閉孔泡沫鋁過程中采用單純機械攪拌熔體邊緣得不到充分?jǐn)嚢琛?發(fā)泡劑無法混合均勻、制得的泡沫鋁孔結(jié)構(gòu)均勻性較低的問題。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案a、熔煉工序?qū)⒓冧X在熔煉爐內(nèi)熔化。b、增粘工序?qū)⒉襟Ea所制得的熔體升溫至750 800°C，在此溫度下加入占熔體總質(zhì)量3 5 %的增粘劑金屬鈣和占鋁熔體總質(zhì)量為0. 5 1 %的金屬鎂，并通過攪拌提高熔體的粘度達到發(fā)泡所需粘度；C、發(fā)泡工序當(dāng)步驟b制得的熔體溫度降至680°C，此時啟動電磁攪拌和機械復(fù)合攪拌。在復(fù)合攪拌作用下將占熔體總質(zhì)量0. 3 0. 5%的發(fā)泡劑TH2加入至步驟b所制得的熔體中，通過復(fù)合攪拌使發(fā)泡劑在熔液中混合均勻；d、保溫工序在復(fù)合攪拌進行30 120s后停止攪拌，并將步驟c所制得的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至保溫爐中，在650 700°C保溫3 5分鐘。e、冷卻工序?qū)⑦_到預(yù)定保溫時間的產(chǎn)品從保溫爐中取出，在空氣中冷卻。上述的發(fā)泡劑TiH2的粒度為300士50目，在300士 10°C下保溫2小時，在TiH2顆粒生成一層氧化物膜，減緩其分解速度。上述電磁攪拌采用行波或螺旋磁場兩種形式，攪拌電流范圍為100 200A，攪拌頻率范圍為10 25Hz。本發(fā)明的效果和益處是由于單獨機械攪拌時熔體中心的攪拌力度大、邊緣攪拌力度小，而電磁攪拌時熔體攪拌力分布恰恰與此相反，因而二者復(fù)合作用后攪拌力場更均勻、攪拌效果更好。與現(xiàn)有技術(shù)相比采用本方法制得的閉孔泡沫鋁產(chǎn)品孔結(jié)構(gòu)均勻性明顯提尚。
具體實施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案詳細敘述本發(fā)明的具體實施方式
。實施例一根據(jù)實際生產(chǎn)要求稱取一定量純鋁加熱至熔化并在750°C保溫。待溫度均勻穩(wěn)定后，加入的占熔體質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的增粘劑金屬鈣和占熔體質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 5%的金屬鎂，同時采用單獨機械攪拌，在1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌10分鐘提高熔體粘度。待增粘后的熔體溫度降至680°C時，同時啟動電磁攪拌和機械攪拌(電磁攪拌參數(shù)螺旋磁場，攪拌頻率為15Hz，攪拌電流為100A ；機械攪拌參數(shù)攪拌速度1000轉(zhuǎn)/分鐘)，在復(fù)合攪拌作用下加入占熔體總量質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 5%的發(fā)泡劑TiH2，并復(fù)合攪拌作用30s。隨后停止攪拌將發(fā)泡后的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至保溫爐在700°C保溫1分鐘，使發(fā)泡劑繼續(xù)發(fā)泡。最后取出產(chǎn)品在空氣中冷卻就得到了孔結(jié)構(gòu)均勻的閉孔泡沫鋁。實施例二 根據(jù)實際生產(chǎn)要求稱取一定量純鋁加熱至熔化并在750°C保溫。待溫度均勻穩(wěn)定后，加入的占熔體質(zhì)量分?jǐn)?shù)3. 5%的增粘劑金屬鈣和占熔體質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 5%的金屬鎂，同時采用單獨機械攪拌，在1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌10分鐘提高熔體粘度。待增粘后的熔體溫度降至680°C時，同時啟動電磁攪拌和機械攪拌(電磁攪拌參數(shù)行波磁場，攪拌頻率為20Hz，攪拌電流為100A ；機械攪拌參數(shù)攪拌速度1000轉(zhuǎn)/分鐘)，在復(fù)合攪拌作用下加入占熔體總量質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 3%的發(fā)泡劑TiH2，并復(fù)合攪拌作用30s。隨后停止攪拌將發(fā)泡后的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至保溫爐在700°C保溫1分鐘，使發(fā)泡劑繼續(xù)發(fā)泡。最后取出產(chǎn)品在空氣中冷卻就得到了孔結(jié)構(gòu)均勻的閉孔泡沫鋁。通過上述實驗值得的泡沫鋁性能如下孔隙率70_80%，平均單孔直徑2mm，最大孔徑與最小孔徑之差1. 5mm。
權(quán)利要求
1.一種電磁攪拌與機械攪拌復(fù)合作用的閉孔泡沫鋁制備方法，其特征如下a、熔煉工序?qū)⒓冧X在熔煉爐內(nèi)熔化；b、增粘工序?qū)⒉襟Ea所制得的鋁熔體升溫至750 800°C，在此溫度下加入占熔體總質(zhì)量3 5 %的增粘劑金屬鈣和占鋁熔體總質(zhì)量為0. 5 1 %的金屬鎂，并通過攪拌提高熔體的粘度達到發(fā)泡所需粘度；c、發(fā)泡工序當(dāng)步驟b制得的熔體溫度降至680°C，此時啟動電磁攪拌和機械復(fù)合攪拌，在復(fù)合攪拌作用下將占熔體總質(zhì)量0. 3 0. 5%的發(fā)泡劑TH2加入至步驟b所制得的熔體中，通過復(fù)合攪拌使發(fā)泡劑在熔液中混合均勻；d、保溫工序在復(fù)合攪拌進行30 120s后停止攪拌，并將步驟c所制得的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至保溫爐中，在650 700°C保溫3 5分鐘；e、冷卻工序?qū)⑦_到預(yù)定保溫時間的產(chǎn)品從保溫爐中取出在空氣中冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁攪拌與機械攪拌復(fù)合作用的閉孔泡沫鋁制備方法， 其特征在于，發(fā)泡劑TiH2的粒度為300士50目，在300士 10°C下保溫2小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電磁攪拌與機械攪拌復(fù)合作用的閉孔泡沫鋁制備方法，其特征在于，電磁攪拌采用行波或螺旋磁場兩種形式，攪拌電流范圍為100 200A，攪拌頻率范圍為10 25Hz。
全文摘要
一種電磁攪拌與機械攪拌復(fù)合作用的閉孔泡沫鋁制備方法，屬于材料加工技術(shù)領(lǐng)域。其特征是稱將純鋁在熔煉爐內(nèi)熔化，在750～800℃溫度下加入占熔體質(zhì)量3～5％的增粘劑鈣和占熔體質(zhì)量0.5～1％的鎂，并通過攪拌提高熔體的粘度達到發(fā)泡所需粘度；當(dāng)熔體溫度降至680℃時啟動電磁攪拌和機械復(fù)合攪拌，將占熔體質(zhì)量0.3～0.5％的發(fā)泡劑TiH2加入熔體中，通過復(fù)合攪拌使其分布均勻。復(fù)合攪拌進行30～120s后停止攪拌，將產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至保溫爐中在650～700℃保溫3～5分鐘。最后將產(chǎn)品取出冷卻得到閉孔泡沫鋁。本發(fā)明的效果和益處是與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用機械和電磁復(fù)合攪拌，制得的泡沫鋁產(chǎn)品孔結(jié)構(gòu)均勻性明顯提高。
文檔編號C22C1/08GK102492866SQ20111039937
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者張興國, 蘆國強, 郝海 申請人:大連理工大學(xué)