[发明专利]低孔隙率铝镁钙稀土基闭孔泡沫铝合金及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泡沫铝合金及其制备方法，尤其涉及一种低孔隙率铝镁钙稀土基闭孔泡沫铝合金及其制备方法。

背景技术

铝镁钙稀土基泡沫铝合金除具有一般泡沫铝所具备的能量吸收、阻尼减振、隔声、隔热、电磁屏蔽等多功能于一体外，更具有优异的耐腐蚀性能，在航天、车辆、海洋工业等领域有广泛的应用前景。低孔隙率铝镁钙稀土基闭孔泡沫铝合金具有更高的强度，在高技术领域具有更重要的用途。

目前发明人已经掌握铝镁钙稀土基泡沫铝合金的制备工艺，成功解决镁在高温搅拌过程中的氧化和烧损问题，可以制备耐腐蚀性能良好、高孔隙率的铝镁钙稀土基泡沫铝合金。但利用现有技术制备镁钙稀土基泡沫铝合金，采用氢化钛发泡，高温分解速度快，气泡形成迅速，容易上浮、破碎或合并，不容易制备低孔隙率高强度的泡沫产品。并且，氢化钛在高温释放出的氢气，容易燃烧，加剧了镁的烧损。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种耐腐蚀性能良好、高强度、高成品率、方法简单，成本低廉的低孔隙率铝镁钙稀土基闭孔泡沫铝合金及制备方法。

技术方案：本发明采用碳酸钙做发泡剂，发泡剂含量占合金的质量百分数为0.5％～5％。制备的低孔隙率铝镁钙稀土基闭孔泡沫铝合金，孔隙率在40％-75％之间，包括铝、镁、钙、稀土，其中镁占合金的质量百分数为1％～11％，钙占合金的质量百分数为0.5％～5％、稀土占合金的质量百分数为0.10～1.2％。

上述的低孔隙率铝镁钙稀土基闭孔泡沫铝合金的制备方法，包括以下几步：第一步，将纯铝加热至熔化，向熔体中加入相当于合金质量的1％～11％的镁、相当于合金质量的0.5％～5％的钙、相当于合金质量的0.10％～1.2％的稀土，静置10-30min，

第二步，使熔体温度处于650℃～690℃，以300～600rpm的速度搅拌2min～12min，

第三步，向熔体中加入相当于合金质量的0.1％～5％、粒度为300目的碳酸钙粉末，以700～3000rpm的速度搅拌20～300秒，使得铝合金熔体泡沫化，然后将泡沫铝合金熔体冷却，获得低孔隙率铝镁钙稀土基闭孔泡沫铝合金。

发明原理：传统方法采用氢化钛发泡，而氢化钛在340℃即开始分解，400℃以上分解明显，在铝合金熔体(650℃以上)中气泡形成迅速，不仅不能制备低孔隙率铝镁钙稀土基闭孔泡沫铝合金，而且释放出的氢气加剧了镁的氧化和烧损。新型方法采用碳酸钙发泡，因其热稳定性高，分解缓慢，可以延长搅拌时间使其在铝镁钙稀土基合金熔体中充分混匀。同时，高温分解产生的二氧化碳气体性质稳定，有阻燃作用，有一定抑制镁和稀土的氧化和烧损的作用。由于二氧化碳性质稳定，容易搅拌，因而制备的铝镁钙稀土基泡沫铝合金孔结构均匀，成品率高。由于制备的铝镁钙稀土基泡沫铝合金孔隙率低，孔结构均匀，因而在具有良好耐腐蚀性能的同时，具有高强度。

有益效果：本发明具有以下优点：

1.本发明中采用碳酸钙发泡，因其热稳定性高，高温分解缓慢，可以有充分的时间搅拌，使其在铝镁钙稀土基合金中混合均匀，所以孔结构均匀、成品率高。

2.本发明所制备的铝镁钙稀土基闭孔泡沫铝合金，因高温分解产生的二氧化碳气体对镁和稀土的烧损有抑制作用，所以与传统方法制备的铝镁钙稀土基闭孔泡沫铝合金相比，镁的烧损率低。对样品用瑞士生产的ARL9800XP+型X-荧光光谱仪(XRF)进行随机元素含量分析，镁的含量占加入量的67％，稀土含量占加入量的33％。

3.本发明所制备的铝镁钙稀土基闭孔泡沫铝合金，因其孔隙率低、孔结构均匀，因而相对于传统方法制备的铝镁钙稀土基闭孔泡沫铝合金具有更高的强度。

4.本发明所制备的铝镁钙稀土基闭孔泡沫铝合金，因其孔隙率低，表面积较小，所以相对于高孔隙率的闭孔泡沫铝合金具有更好的耐腐蚀性能。本发明所制备的低孔隙率闭孔泡沫铝合金，在强烈的腐蚀条件下，颜色保持光亮，孔壁保持完整，失重率低(因泡沫铝多孔表面结构特征，实际表面积无法计算，用失重率表征其耐腐蚀程度，失重率越低，腐蚀程度越轻)，见表1。由此可见，本发明所制备的Al-Mg-Re基闭孔泡沫铝合金具有优异的耐腐蚀性能。

表1低孔隙率Al-Mg-Re基泡沫铝合金