[发明专利]一种闭孔泡沫铝合金及制备方法

说明书

一种闭孔泡沫铝合金，包括铝、钪、锆、钛，其中钪占泡沫铝合金的质量百分数为0.4％～0.6％，锆占泡沫铝合金的质量百分数为0.02～0.2％，钛占泡沫铝合金的质量百分数为0.5～2％，其它杂质含量不超过0.8％。本发明获得的闭孔泡沫铝合金经时效处理后比传统泡沫铝强度提高近88％，且可在330℃下维持压缩屈服强度长时间稳定，这可以有效解决由于闭孔泡沫铝导热慢引起的泡沫铝表面与内部性能时效强化不均匀的问题。

技术领域

本申请属于金属材料领域，涉及一种可均匀热处理强化的高强闭孔泡沫铝合金。

背景技术

闭孔泡沫铝是一种气体与金属骨架复合的轻质铝基复合材料，由于其独特的物理结构而具备许多优异性能，具有轻质(ρ＜1)，高比强度和比刚度，同时又具备隔声、隔热、阻燃、阻尼、冲击能量吸收和电磁屏蔽等多种特性，实现了结构材料的轻质多功能化，具有广泛的应用前景。

目前，闭孔泡沫铝因强度较低，一定程度上限制了其应用。闭孔泡沫铝主要用作功能材料，也有少量应用于汽车发动机承载构件，但更多的潜在承载应用对泡沫铝材料的强度提出更高要求。通常闭孔泡沫铝在不增重的情况下，增强闭孔泡沫铝的方法除优化泡沫铝孔结构外，就是基体合金化和热处理。进一步提高闭孔泡沫铝合金的力学性能，找出一种对大部分闭孔泡沫铝合金都适用的合金强化方式显得十分必要。钪、锆、钛元素对铝合金的强化效果显著，将其应用于泡沫铝中，具有广泛的推广应用前景。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供了一种闭孔泡沫铝合金及制备方法。具体技术方案如下：

一种闭孔泡沫铝合金，其特征在于：

所述闭孔泡沫铝合金包括铝、钪、锆、钛；

其中，钪占闭孔泡沫铝合金的质量百分数为0.4％～0.6％，锆占闭孔泡沫铝合金的质量百分数为0.02～0.2％，钛占闭孔泡沫铝合金的质量百分数为0.5～2％，其它杂质含量不超过0.8％，其余部分为铝。

进一步，钪占闭孔泡沫铝合金的质量百分数为0.5％～0.6％。

锆占闭孔泡沫铝合金的质量百分数为0.13～0.2％。

钛占闭孔泡沫铝合金的质量百分数为1～2％。

本申请同时公开了一种前述闭孔泡沫铝合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)按质量百分比将纯铝、钪、锆、钛组分在熔炉中加热、熔化，并过热至850～870℃，待各合金组分全部熔化为铝熔体，搅拌10-15min，将铝熔体降温至700～720℃，加入设定量的精炼剂，搅拌10～15min，对铝熔体进行真空除气处理，静置10～15min；

(2)将铝熔体转入发泡炉，将铝熔体温度控制在710～730℃，加入设定量的粉煤灰，搅拌200～400s，然后加入设定量的碳酸钙，搅拌20～50s，然后水冷；

(3)将水冷后得到的泡沫铝合金坯料进行机械加工，直接进行等温时效处理。

进一步，步骤(1)中，所述钪、锆、钛组分通过中间合金的形式进行添加。

步骤(1)的中间合金包括AlTi4、AlSc2、AlZr4中间合金，中间合金成份满足GB27677-2011要求。

在步骤(1)中，所述设定量的精炼剂是指所述设定量的精炼剂是指六氯乙烷和硅氟酸钠，设定量占总熔体质量的1.2～2.3％，其中六氯乙烷与硅氟酸钠的质量比为1∶1.5～1∶2。

步骤(2)中设定量的粉煤灰占总熔体质量的2～3％，设定量的碳酸钙占总熔体质量的1～1.5％。

步骤(3)中对闭孔泡沫铝直接进行等温时效处理，是指将机加完后的闭孔泡沫铝在330℃进行保温时间处理，保温时间2h～720h。