[发明专利]一种周期孔结构铝合金/不锈钢纤维复合泡沫的制备方法

说明书

本发明公开一种周期孔结构铝合金/不锈钢纤维复合泡沫的制备方法，将不同粒径的NaCl颗粒和不锈钢纤维混匀后一层一层堆放，对每层混料依次分段加压压实最终压制成渗流前驱体，然后预热、保温；将铝合金加热至熔化、保温，用气压将熔体压渗入渗流前驱体孔隙，空冷后得到复合泡沫与NaCl颗粒的混合物；最后水溶去除NaCl颗粒，获得周期孔结构铝合金/不锈钢纤维复合泡沫；本发明制备的周期孔结构铝合金/不锈钢纤维复合泡沫孔结构可控，兼备良好的高、低频吸声性能和强度，制备工艺简单、成本低，可实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种周期孔结构铝合金/不锈钢纤维复合泡沫的制备方法，属于多孔金属材料领域。

背景技术

采用渗流铸造方法制备的通孔铝合金泡沫，具有低密度、高比强、低热电导率、吸音减振、电磁屏蔽、能量吸收等特点，是一种综合性能优异的结构功能一体化材料。在吸声降噪、建筑装饰、隔热保温、汽车制造和航空航天等领域具有广阔的应用前景。特别是利用其吸声功能，已经实现了在高速公路、城市高架路桥、机场等行业的吸声应用，形成了一定的市场规模。

然而，常规渗流铸造方法所制备的通孔铝合金泡沫，为提高所获得的铝合金泡沫的吸声性能，多采用提高孔隙率的方法。大量的研究和数据表明，通孔铝合金泡沫的吸声性能，随其孔隙率的提高高频吸声系数提高，而低频吸声系数却下降，同时存在由于高孔隙率而导致的强度下降问题。因此，如何同时提高传统单一孔结构铝合金泡沫在低频和高频的吸声系数，且强度提高，是目前铝合金泡沫吸声功能应用需要解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种周期孔结构铝合金/不锈钢纤维复合泡沫的制备方法，通过添加不锈钢纤维增强其强度，然后分段加压压实、渗流熔融态铝合金，制备层状周期孔径的铝合金复合泡沫与NaCl颗粒的混合物，除去NaCl颗粒获得的周期孔结构铝合金/不锈钢纤维复合泡沫孔结构，孔径、周期结构可控，兼备良好的高、低频吸声性能和强度，制备工艺简单、成本低，可实现工业化生产。

一种周期孔结构铝合金/不锈钢纤维复合泡沫的制备方法，具体步骤如下：

（1）分别将不同粒径的NaCl颗粒和不锈钢纤维按照体积比100︰3～9的比例配料，放入混料机中均匀混合；

（2）将步骤（1）的混料在模具中一层一层堆放分段加压压实，得到渗流前驱体；

（3）将步骤（2）的渗流前驱体放入电阻炉，在550～580℃预热并保温25～40min；

（4）将铝合金加热到高于铝合金熔点20～40℃的温度熔化并保温30～60min.，获得铝合金熔体；

（5）将步骤（4）制得的铝合金熔体浇入步骤（3）预热后的渗流前驱体模具中，在1.5～3atm气压下将铝合金熔体压入渗流前驱体孔隙中，空冷后得到复合泡沫与NaCl颗粒的混合物；

（6）将步骤（5）得到的复合泡沫与NaCl颗粒的混合物，用水溶去除其中的NaCl颗粒，得到周期孔结构铝合金/不锈钢纤维复合泡沫。

步骤（1）所述NaCl颗粒的粒径为0.2～0.8mm。

步骤（1）所述不锈钢纤维为410、430、304或316不锈钢纤维，直径为50～200μm，长度为3～6mm。

步骤（2）所述分段加压压实的工艺为：将第一层混料放入模具，加压至5MPa，后接着放入第二层混料加压至7.5MPa，再放入第三层混料加压至10MPa，以此类推，每增加一层混料压力增加2.5MPa，且最后一层的成型压力为25MPa并保压30～90s，每一层混料质量相等。

步骤（4）所述铝合金为铝与Si、Cu、Mg或Mn元素构成的二元或多元铝合金。

发明原理

（1）复合泡沫吸声性能增加原理：