[发明专利]一种梯度泡沫铝材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种梯度泡沫铝材料的制备方法，该方法首先通过包套轧制法制备出基体成分相同，而发泡剂含量不同的坯料或者基体成分不同，而发泡剂含量相同的坯料，然后将这些坯料按一定的顺序进行叠放并固定在一起，再进行轧制复合处理，最后进行高温发泡以制备出梯度泡沫铝材料。该制备方法具有高效、低成本、高性能的特点。

技术领域

本发明涉及一种梯度材料的制备方法，具体涉及一种梯度泡沫铝材料的制备方法，属于梯度材料制备技术领域。

背景技术

梯度泡沫铝是指泡沫铝的某一尺寸方向上密度、孔径以及成分连续变化的泡沫铝结构，它克服了传统匀质泡沫铝材料的不足，可以用低孔隙率区作为承载，高孔隙率区实现功能特性，因此，梯度泡沫铝是一种先进的结构功能一体化材料结构。目前，梯度泡沫铝的制备方法有渗流铸造法、占位体烧结法、搅拌摩擦加工法以及化学铣削法等。

渗流铸造法是以铝锭、NaCl为原材料，首先将NaCl放置在模具当中，利用压机制备NaCl坯料，通过控制压力控制NaCl在坯料中的体积分数，然后将铝锭、不同NaCl体积分数的坯料按一定的顺序叠放在一起，并置于渗流铸造设备当中，在气压的作用下，铝锭的熔体将注入到NaCl坯料的孔隙当中，冷却室温后，再将其放入水中，坯料中的NaCl将会溶解于水中，从而制备出梯度泡沫铝结构。

占位体烧结法是以铝粉、占位体(NaCl)为原材料，首先将铝粉、占位体(不同粒径、不同质量比)以及少量的增粘剂进行充分的混合，将不同的混合粉按一定的顺序铺放在模具当中，利用压机进行致密化处理制备出坯料，然后将坯料置入水中，其中占位体将会溶解进水中，最后再进行高温烧结完成梯度泡沫铝结构的制备。

搅拌摩擦加工法是以铝板为原材料、以氢化钛为发泡剂，将氢化钛置于两块铝板之间，通过搅拌摩擦焊将两块铝板连接在一起，在此过程中氢化钛均匀分布于铝合金当中，应用同样的方法制备出不同氢化钛含量的坯料，然后将这些坯料按一定的顺序排放，并利用搅拌摩擦焊将其连接再一起，最后通过高温发泡制备出梯度泡沫铝结构。

化学铣削法是将已经制备好的开孔泡沫铝浸入在NaOH或HCl溶液中，通过控制NaOH或HCl溶液的液面高度，控制泡沫铝在溶液中的侵蚀时间，从而获得梯度泡沫铝结构。

目前，梯度泡沫铝的制备方法都存在不足之处，渗流铸造法和占位体烧结法制备过程中需采用压力机来制备坯料，所制备的梯度泡沫铝外形尺寸受限于压机的吨位和台面尺寸，而无法制备出大尺寸的材料结构。搅拌摩擦加工法过程中需大量的使用搅拌摩擦过程，这包括发泡剂分散以及不同特征坯料之间的连接，因此在大尺寸梯度泡沫铝制备过程中存在加工效率低、成本高的问题。化学铣削法过程中使用酸、碱等溶液，且需要特殊的装置来完成，因此其环境友好性差，成本较高。

发明内容

针对目前梯度泡沫铝制备过程中存在的不足之处，本发明基于粉末冶金法提出了一种梯度泡沫铝材料的制备方法，该方法以TiH₂、ZrH₂和CaCO₃等可热解的物质为发泡剂，首先通过包套轧制法制备出发泡剂含量不同或基体成分不同的若干个坯料，然后将若干个坯料按一定的顺序进行叠放并固定在一起，并进行轧制复合处理，制备出梯度坯料，最后进行高温发泡以制备出梯度泡沫铝材料，该方法具有高效、低成本、高性能的特点。

为了实现本发明，其采用了如下技术方案：

一种梯度泡沫铝材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将铝粉、发泡剂按一定的质量比混合均匀，得到混合粉；

(2)采用纯铝板制备矩形包套；

(3)将混合粉放入包套内，密封包套；

(4)将装有混合粉的包套放入加热炉中进行高温热处理，热处理温度350℃～450℃，时间30min～60min；