[发明专利]一种层状梯度孔结构铝或铝合金泡沫及其制备方法

说明书

本发明涉及一种层状梯度孔结构铝或铝合金泡沫及其制备方法，属于多孔金属材料领域。该方法为将聚氨酯泡沫置于水溶型聚氨酯乳液中浸渍得到不同孔径聚氨酯泡沫，按照孔径由大到小依次叠加的方式进行搭配，然后放入浇注模中将石膏浆料渗入其中，得到石膏/聚氨酯泡沫混合物，将其干燥、焙烧制得前驱体；前驱体经预热、渗流及水溶除石膏获得层状梯度孔结构的铝或铝合金泡沫。本发明克服了渗流铸造法制备层状梯度铝或铝合金泡沫存在的渗流前驱体制备及孔结构控制困难、以及市售聚氨酯泡沫孔隙率过高问题，所得铝或铝合金泡沫的层状梯度孔结构可控，可实现多样化的层状梯度孔结构搭配，制备工艺简单，可实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种层状梯度孔结构铝或铝合金泡沫及其制备方法，属于多孔金属材料领域。

背景技术

铝或铝合金泡沫是一种结构-功能一体化的多孔金属材料，具有轻质、高比强、阻尼、吸音减振、耐火阻燃、能量吸收等特性。通孔结构的泡沫铝在声频室、发动（电）机房、城市高架路桥、高铁、机场等环境的吸声降噪领域，有广阔的应用前景。

目前，渗流铸造是制备通孔结构吸声铝或铝合金泡沫的主要方法，但常规渗流方法只能获得65%左右孔隙率的铝或铝合金泡沫，低孔隙率渗流铝或铝合金泡沫存在吸声系数低的问题，为提高渗流泡沫铝的吸声性能，多采用提高孔隙率和孔结构梯度化调制的方法，具有较好吸声性能的孔隙率通常为79~85%。

在渗流高孔隙率铝或铝合金泡沫的制备方面，熔模铸造法利用聚氨酯泡沫可以制备得到高孔隙率铝或铝合金泡沫，但其孔隙率过高，一般为88~93%，吸声性能反而降低；在高孔隙率层状梯度孔结构铝或铝合金泡沫的制备方面，存在渗流前驱体制备工艺复杂、上下层状结构不均匀、孔结构不易控制的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术制备高吸声铝或铝合金泡沫的不足，提供了一种层状梯度孔结构铝或铝合金泡沫，吸声性能良好，其结构由多层孔结构铝或铝合金材料组成，各层材料的孔径逐渐减小，整体为平板状，单层孔径为0.3~0.9mm、单层孔隙率为79~85%、单层厚度为2.5~5mm、层数为3~6层、总厚度为7.5~30mm，相邻层间孔径差0.1~0.3mm。

本发明的另一目的在于提供所述层状梯度孔结构铝或铝合金泡沫的制备方法，克服了渗流铸造法制备层状梯度铝或铝合金泡沫存在的渗流前驱体制备及孔结构控制困难、市售聚氨酯泡沫孔隙率过高的问题，所得的铝或铝合金泡沫层状梯度孔结构可控，可实现多样化的层状梯度孔结构搭配，制备工艺简单，可实现工业化生产；具体包括以下步骤：

（1）聚氨酯泡沫孔结构调控：将孔径为0.9~1.2mm，孔隙率为88~91%的聚氨酯泡沫置于水溶型聚氨酯乳液中浸渍10~25min，浸渍后的聚氨酯泡沫在干燥箱中于50~80℃干燥25~40min，重复上述浸渍工艺2~4次，对聚氨酯泡沫的孔径及孔隙率进行调控，得到孔径0.3~0.9mm、孔隙率79~85%、厚度为2.5~5mm的聚氨酯泡沫；

（2）聚氨酯泡沫层状搭配：将步骤（1）得到的厚度相同的聚氨酯泡沫，按照孔径由大到小依次叠加的方式进行搭配，层数为3~6层，相邻层间孔径差0.1~0.3mm，第一层的孔径为0.5~0.9mm，将搭配得到的层状梯度孔结构聚氨酯泡沫放入浇注模中；

（3）反层状梯度孔结构渗流前驱体制备：将石膏浆料倒入浇注模中并使其充满聚氨酯泡沫的孔隙，石膏浆料固化后得到层状梯度结构的石膏/聚氨酯泡沫，石膏/聚氨酯泡沫干燥、焙烧后去除其中的聚氨酯泡沫，获得与目标层状梯度孔结构相反的反层状梯度孔结构石膏渗流前驱体；

（4）渗流、水溶除石膏

渗流：将步骤（3）制备得到的反层状梯度孔结构石膏渗流前驱体放入渗流模具，预热后利用正压或负压，将铝或铝合金熔体渗入反层状梯度孔结构石膏渗流前驱体孔隙中，得到铝或铝合金与石膏的混合物；

水溶除石膏：用水溶除混合物中的石膏，得到外观为平板状的层状梯度孔结构铝或铝合金泡沫。