泡沫铝制备方法

1、泡沫铝制备方法闭孔泡沫铅的制备方法主要有熔体发泡法、注气发泡法和粉末冶金法。（1）S体发泡法又称发泡剂发泡法，即泡沫铝内部的气泡是由境泡刑分解产生的。为了避免产牛的气泡上浮藏裂，需要向熔体内加入增粘剂（金属C粗或陶瓷颗粒），并通过机械搅拌増大熔体粘度.随着搅拝的进行，熔体的粘度逐渐增大.粘度增大后，可以减缓气泡的上浮过程跡止气泡聚合长大后菠裂.该方法的工艺流程图1绚如图所示，出熔体温度至发泡温度时，加入发翘剂（一股为TiH2»粒），继续快速搅拌使发泡刑迅連分散沟匀，然后提出搅拌桨，进行保温发泡，使发泡剂完全分解.当泡沫体不再氏大时，取出塔竭在空气申冷却.得到闭孔泡沫铝*最后根据需要，

2、对产品进行切割加工.该方法工艺简单.设备成本低，适合大规模生产*通过诅节熔体的粘度，控制发泡剂的分散和分解过程.可以有效控制产品的孔结构.Piickaim*Foaiwigeg隘s叭ffi1.7烙体发泡法工艺流程图Figure1.7ProcessflowdiagramofmeltfoamingusingblowingagentGasputConveyorb9ftGkoutput图18注气发泡法工艺示意图Figure1.8SchematicdiagramofmeltfoamingbygasinjectionCutting(2) 注气发泡法的工艺示意图1.8所示，第一步是向熔体内加入适量的阳瓷颗粒,

3、如SiC、AI2O3>MgO等，在搅拌桨的作用下，均匀地分敬在熔体内部。笫二步通过旋转喷吹搅拌桨向熔体内吹入气体(空气、氮气或氮气)，使熔体内部出现气泡，由于陶瓷颗粒的存在阻碍了气泡的排液上浮过程，因此大部分气泡在搅拌桨的作用下被打碎分散于熔体内。连续充入的气体造成熔体膨胀溢出，在传送带的牵引下脱离熔池，在空气中冷却凝固后得到闭孔泡沫铝。生产过程中熔体的粘度、气体流量、搅拌转速和桨叶的大小形状对于产品的孔结构(孔隙率、孔径尺寸和均匀性)均有形响，其中熔体粘度还受温度和陶瓷颗粒的种类、粒径及添加量的形响.该方法工艺简单，可以实现泡沫铝的连续生产，但長产品的孔径大小和孔结构均匀性难以控制。例

4、如，熔体凝固前气体排液导致制得的低密度泡沫铝在厚度方向上存在一个密度梯度卩7却.(3) 粉末冶金法妙】是先将铝粉或铝合金粉、陶瓷颗粒和发泡剂充分混合，然后压制成块，将预制块放入模具中，在合金粉的熔点温度附近进行热压烧结，预制块受热后熔化，发泡剂随Z分解释放气体，气泡生长结束后，冷却凝固即可得到闭孔泡沬铝.该方法适合制备复杂结构件，产品质量高，但工艺复朵，设备成本高，难以制备大尺寸板材。开孔泡沬铝制备方法开孔型泡沫铝的制备方法主要有潑流铸造法和熔模铸造法叽（1）渎流铸造法的工艺方法是将预先处理好的填料粒子（如NaCI）直接放入铸型中或制成多孔预制块后再放入铸型中，并连同铸型一起预热到一定温度，然

5、后倒入AI或AI合金熔体，采取顶端加压和底部真空吸铸的方式使熔体完全港入到填料缝隙中，冷却凝固后得到一个三维网状互联的金属填料粒子复合体，然后放入水中将填料粒子溶解，嚴终制得开孔泡沬铝.该种方法相对复杂、难以制备大规格的泡沫铝制品，且金属骨架容易受到填料粒子的腐蚀.（2）熔模铸造法是一种按照聚合物泡沬堆积结构制备开孔泡沫金属的方法首先将if火材料浆料注入聚覲酯泡沫的缝隙中，当耐火材料礎化后，升温加热使聚合物泡沫气化，形成具有原聚合物泡沫形状的三维网状预制模型.然后将模型置于金属模具中，倒入A1或A1合金熔体，采取上端加压和底部真空吸铸相结合的方式保证熔体完全渗入,冷却凝固后除左耐火材料，即可获

6、得开孔泡沫铝.美国ERG公司早在1967年便采用该技术生产出商品名为Duocel的泡沐金属，产品孔隙率在80%97%之间，孔径尺寸在0.54mmZ间.此法制得的泡沫铝孔隙三维贯通、结构均匀，并不受材质、形状和大小的限制，缺点是成本高、工艺复杂且产量低.1.4泡沬铝研究现状继1948年B.Sosnik首次制备岀泡沫铝之后,等人于1956年采用发泡剂代枠汞，即首次利用熔体发泡法制备出泡诛铝卩从此泡沫铝研究在世界各地逐渐兴起。国外研究现状20世纪60年代中期，美国Ethiy公司作为泡秣铝研究的科研中心，申请了多项涉及发泡剂的选择、熔体的增粘和连续化方法的专利。随后由于生产技术复杂和制备成本高等原因，

7、泡沬铝研究在棗国出现停滞，直到20世纪末期才直新开展.日本于20世纪70年代初开始进行泡沫铝研究，经历了近20年的研究之后，1986年日本Shinko线材公司利用熔体发泡法，实现了商品名为Alporas的泡沫铝的工业化生产，并在美国申请了专利均1993年，乌克兰冶金学家Shapovalov发明了固/气共晶定向凝固法（也称Gasar法制备泡沫金属珂，由于制备条件的限制，该方法一直处于实验宅研究阶段.20世纪90年代以后，泡沫恰开始了工业化生产的道路尽管早在1963年，美国的发明了粉末冶金法制备泡沫金属的专利卩叫但德国布莱梅夫雷霍弗实用材料研究所（IFAM）率先实现了粉末冶金法制备泡沫铝的工业化生

8、产妙）同一时期，加拿大Alcan铝业公司开发出注气法生产泡沫铝卩铁目前，日本、镶国、加拿大三个国家在泡沬铝工业化生产上处于国际领先地位.2!世纪以来，随着泡沫铝的应用扩展至多个领域,人们提出了进一步降低生产成本、优化产品的泡孔结构和提高泡沫铝力学性能的要求.闭孔泡沫铝与开孔泡沬铝相比，生产成本较低且力学性能较好，因此人们对其制备JL艺和压缩性能展开了深入研究例如,发泡剂卩7如）预热处理和包覆处理对试样泡孔结构的影响，宏观泡孔结构【切、孔壁微观组织【4可和发泡基体（471对泡沫铝压缩性能的影响，这些研究对于增大泡沫铝压缩强度，提髙泡沫铝能量吸收能力，进而扩大其应用范围具有很犬意义.国内研究现状2

9、0世纪80年代末，国内的泡沫铝研究开始起步。当时大连理工大学的张国梁等对熔体发泡法他切进行了初步研究，实验研究了增粘剂钙的加入量、发泡剂的粒度和发泡剂的加入疑对泡孔均匀性和发泡率的影响，并证明火山灰作发泡剂制备泡沫铝是可行的，但火山灰的加入量超过20%时会出现发泡剂团聚现象.20世纪90年代，国内多家科研机构和院校开展了泡沫铝研究.其中，东南大学何德坪等处）泡沫铝的渗流倚造工艺进行了相关研究，实验中采用一种新型的特制髙压渗流装置，高压下将铝合金液高压入预制块的孔跟之中制得载体一铝合金复合体，之后通过30（TC加热数分钟将载体去除，得到三维网络结构的泡沬铝。山东工程学院张勇等【码对泡沫铝的水下吸

10、声性能进行了研究，实验中在常压下对四种不同孔结构的泡洙铝试样的水下吸声系数测试了测试，发现泡汰铝对1631.5kHz范也内的水下声波具有较好的吸收能力太原重型机械学院的王录才等研究渗流铸造过程中填料粒度的预热温度对泡沫铝孔结构的影响，文章认为填料粒子金属液系统疗在临界预热温度。1997年，中国科学院固体物理研究所刘长松等采用粉末冶金法制备出泡沐铝，并研究了室温下其低频内（0.044Hz）耗特征，研究发现相同孔径条件下，内耗随孔隙率的提高而增大、相同孔隙率时，内耗随孔径的减小而捉高此外，刘长松等还提出了泡沫铝的内耗机制,并较好地解释了实验现象.随后，洛阳船舶材料研究所）、北京科技大学冶金学院【均

11、和东北大学I刊研究了熔体发泡法制备泡沫铝的工艺过程，井分析了增粘过稈对泡孔结构的影响。研究发现增粘搅拌过程中形成的金加间化合物可以有效提高熔体粘度，井且较低的氧化程度和釆用较高的搅拌电压有利于制得孔结构较好的泡沫铝试样.宋振纶等卩“'】通过研究粘度对于泡孔结构的影响、熔体发泡过程中泡孔结构的演化过程、发泡铝熔体的流变学和铝熔体发泡过程的长大机制，为熔体发泡法制备泡沫铝的工艺优化提供了方向.为了进一步提高泡沫铝的压缩强度，南京大学杨东辉】以AICu5Mn合金为基体，制备出孔隙率45.8%91.2%的试样，并研究了它们的静态压缩性能。研究发现：与纯铝基泡沬铝相比，泡沬AICu5Mn合金的压缩强度和能負吸收能力均有较大提高。由于铝基复合材料具有较高的比强度、比刚度、弹性模嚴、耐磨性和低的热膨胀系数等优良特性，所以结合了气孔相的泡沫铝基复合材料具有提高泡沫铝强度的内在潜力，引起了国内研究者的关注.北京航空材料研究院（罔利用熔体发泡法制备出泡沫AI-Si.SiCp复合材料，并对其变形和阻尼行为进行研究.吉林大学罗彦茹冋等以SiCp/AlSi9Mg复合材料为基体，CaCOj作发泡剂，制备岀泡扎结构均