專利名稱：泡沫金屬鋁及其合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及泡沫金屬鋁及其合金的制備。
泡沫金屬是一種在金屬基體中包含大量氣泡的輕質(zhì)多孔金屬基復(fù)合材料，它把連續(xù)相金屬的特性，如強(qiáng)度高，耐高溫等與分散相(或連續(xù)相)空氣的特性，如阻尼性，消聲減震性等有機(jī)地結(jié)合在一起，形成了一種功能與結(jié)構(gòu)并舉的新型材料。泡沫金屬在消聲減震，催化載體，電磁屏蔽，吸能緩沖等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
制造泡沫金屬的諸多方法中，熔體發(fā)泡法因具有工藝簡(jiǎn)單，便于制作異形和大型構(gòu)件而最具實(shí)用價(jià)值。熔體發(fā)泡法的制備工藝是將待發(fā)泡金屬或合金熔化并在適當(dāng)溫度保溫，加入增粘劑N2、Ar、O2、MnO2或Ca等，攪拌增粘，再加入發(fā)泡劑HfH2、TiH2或ZrH2等，攪拌均勻，發(fā)泡，冷卻后即得到泡沫金屬。
泡沫金屬的結(jié)構(gòu)性與功能性在很大程度上取決于孔洞結(jié)構(gòu)的均勻性，因此獲得孔洞結(jié)構(gòu)均勻的泡沫金屬是近年來(lái)人們研究的熱點(diǎn)。而要使孔洞結(jié)構(gòu)均勻，必須使氣泡均勻，也就是說(shuō)必須使發(fā)泡劑在熔體中分布均勻。目前人們主要采用兩種技術(shù)方案第一種是增粘+高速攪拌，該方法要求嚴(yán)格控制熔體粘度，因?yàn)檎扯冗^低，氣體的逸出增加，同時(shí)使氣泡部分聚集而形成大小不一的孔；而粘度過高，則發(fā)泡劑在熔體中難以均勻分散，加之，因攪拌速度很高(6000～10000rpm)，故對(duì)攪拌裝置有很高的要求，特別是攪拌器葉片，要有很高的耐磨、耐蝕和耐熱性。
第二種是采用特殊的鑄型，即將坩堝內(nèi)的熔體先與發(fā)泡劑攪拌均勻，然后澆注到另一個(gè)帶有密封蓋的鑄型中發(fā)泡，利用氣泡膨脹使各氣泡內(nèi)壓力均衡，最后形成大小均勻的孔洞。該方法操作起來(lái)復(fù)雜，對(duì)熔體粘度控制也嚴(yán)格，粘度過低，氣體易逸出，而粘度過高，則難以澆注。
上述兩種方法中所用的發(fā)泡劑都是TiH2等金屬氫化物，這類氫化物在500℃以上即開始分解放氫，而且放氫速度很快，為了減少氫的散失，常規(guī)做法是提高熔體粘度或縮短攪拌時(shí)間，而在短時(shí)間內(nèi)攪拌均勻不易做到，因此，使發(fā)泡劑均勻化很困難?？傊侥壳盀橹?，要制備出孔洞結(jié)構(gòu)均勻的泡沫金屬鋁，仍是一個(gè)急待解決的課題。
本發(fā)明目的是提供一種簡(jiǎn)單易行，能夠?qū)崿F(xiàn)孔徑大小可控，孔徑均勻的泡沫金屬鋁及其合金的制備方法。
本發(fā)明方法的特點(diǎn)是，先制備出發(fā)泡劑，然后再用熔體發(fā)泡法制備出泡沫金屬鋁及其合金。
下面詳細(xì)敘述本發(fā)明方法。
本發(fā)明方法是首先用Al2O3細(xì)粉，粒度2～5um，與TiH2粉，粒度20～40um研磨混合，Al2O3細(xì)粉與TiH2粉之比為(0.5～2.5)∶(0.5～2.0)，混合時(shí)，TiH2顆粒表面被Al2O3包覆，制備成發(fā)泡劑待用。
再用工業(yè)純鋁(Al)或鑄造鋁合金于690～710℃熔化，降溫至660～675℃，加入制備好的發(fā)泡劑，以500～1500rpm的速度攪拌25～40s，在650～680℃保溫100～300s，從爐中取出后冷卻，即可獲得孔徑分布均勻的泡沫金屬鋁及其合金。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.減少了TiH2粉末的表面張力，使團(tuán)聚化傾向明顯減弱；2.使得TiH2釋氫明顯滯后，釋氫峰溫由655℃增至705℃，氫擴(kuò)散系數(shù)(550℃)由7.2×10-13m2/s降至2.1×10-13m2/s，這樣便可以在較低的粘度下加入發(fā)泡劑，從而易于實(shí)現(xiàn)發(fā)泡劑均勻化；3.Al2O3還具有增粘作用，可以使增粘與發(fā)泡均勻化同步或滯后進(jìn)行，可以有效地防止氣體的外逸；4.可以通過調(diào)整發(fā)泡劑均勻化的攪拌時(shí)間來(lái)調(diào)整熔體的粘度，以達(dá)到控制孔徑的大小，以便獲得孔徑可控，分布均勻的泡沫金屬鋁及其合金。
實(shí)施例1.用工業(yè)純鋁(Al)在坩堝內(nèi)升溫至680～700℃熔化，降溫至660～680℃，加入發(fā)泡劑Al2O3∶TiH2＝(0.8～1.2)∶1，用500～800rpm的速度攪拌30s，在660～675℃保溫120s，從爐中取出后冷卻，得到泡沫鋁的孔隙率為84％，孔徑為3.1mm。
2.用鑄造鋁合金(ZL301)在680～700℃熔化，再降溫至650～680℃，加入鋁屑(ZL301)占總重量的40～70％，以500～800rpm的速度攪拌30s，再加入發(fā)泡劑Al2O3∶TiH2＝(0.5～1.0)∶1，以1500～2300rpm的速度攪拌40s，在650～675℃保溫120s，從爐中取出后冷卻，得到泡沫鋁的孔隙率為72％，孔徑為2.6mm。
由實(shí)施例1、2可進(jìn)一步證明，本發(fā)明可以通過調(diào)整發(fā)泡劑均勻化的攪拌時(shí)間來(lái)調(diào)整熔體的粘度，從而可以控制孔徑的大小，獲得孔徑可控，分布均勻的泡沫金屬鋁及其合金。
權(quán)利要求
1.一種用熔體發(fā)泡法制備泡沫金屬鋁及其合金的方法，其特征是，用工業(yè)純鋁在690～710℃熔化，再降溫至660～675℃，加入用Al2O3細(xì)粉與TiH2粉研磨混合制成的發(fā)泡劑后，以500～1500rpm的速度攪拌25～40s，在650～680℃保溫100～300s，從爐中取出后冷卻，得到孔徑分布均勻的泡沫金屬鋁及其合金。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是制備發(fā)泡劑所用Al2O3細(xì)粉的粒度是2～5um，TiH2粉的粒度是20～40um；Al2O3細(xì)粉與TiH2粉之比為(0.5～2.5)∶(0.5～2.0)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，還可以用鑄造鋁合金(ZL)作原料，制備泡沫金屬鋁。
全文摘要
本發(fā)明涉及泡沫金屬鋁及其合金的制備。本發(fā)明方法是用鋁或鑄造鋁合金熔化,再降溫至660～675℃,加入用Al
文檔編號(hào)C22C1/08GK1179473SQ9611712
公開日1998年4月22日 申請(qǐng)日期1996年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月10日
發(fā)明者韓福生, 朱震剛, 劉長(zhǎng)松, 宋文海 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院固體物理研究所