[发明专利]一种高强度多面体形孔结构闭孔泡沫铝的制备方法

说明书

一种高强度多面体形孔结构闭孔泡沫铝的制备方法，包括如下步骤：(1)将铝加热熔化，形成熔体；(2)在保温情况下，加入TiB₂颗粒，搅拌均匀，浇注，凝固后获得含有TiB₂颗粒的铝锭；(3)加热至710～740℃形成熔体，加入增粘剂金属钙，搅拌均匀分布；(4)降温至670～710℃，加入发泡剂，搅拌混合均匀；(5)置于电阻炉中，在670～710℃保温发泡5～7min，空冷或水冷。本发明与的方法制备出的泡沫铝产品压缩强度显著提高；与相同密度类球形孔形的泡沫纯铝的屈服强度相比有大幅提高。

技术领域

本发明属于泡沫铝材料技术领域，具体涉及一种高强度多面体形孔结构闭孔泡沫铝的制备方法。

背景技术

泡沫铝材料是一种新型的结构与功能一体化材料，因其金属骨架中分布着大量孔隙而表现出相对密度低、高比强度和高比刚度、高能量吸收，同时又具有隔音降噪、隔热、电磁屏蔽和高阻尼等功能特性，在航空航天、船舶与海洋工程、交通运输、汽车行业、建筑工程、冶金、机械等行业具有广泛的应用前景。

泡沫铝的力学性能与基体材料成分和孔结构有关；闭孔泡沫铝的孔型分为3类：球形、类球形和多面体形；研究表明：球形孔泡沫铝的压缩强度明显高于多面体形泡沫铝，而低孔隙率泡沫铝孔型才表现为类球形孔；通常，采用常规熔体发泡法制备的泡沫纯铝的孔型多为类球形孔，且其压缩强度低于4MPa，作为承载构件使用限制了其在汽车、航空航天等方面对轻量化的进一步要求；因此，对闭孔泡沫铝材料的强度提出了更高要求。泡沫铝的力学性能除与孔隙率、孔的结构类型等因素有关，就是基体成分；找出一种能提高纯铝泡沫强度的强化方式且孔型为非类球形孔显得十分重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度多面体形孔结构闭孔泡沫铝的制备方法，通过在闭孔泡沫铝中添加TiB₂颗粒，在制备过程中降低气孔表面张力，从而使多面体形孔稳定存在，最终提高泡沫铝的强度性能。

本发明的高强度多面体形孔结构闭孔泡沫铝的制备方法包括如下步骤：

1、将铝加热熔化，形成熔体；

2、在熔体保温的情况下，向熔体中加入TiB₂颗粒，并通过搅拌TiB₂颗粒在熔体中分散均匀；其中TiB₂颗粒占熔体总质量的8～15％；经过搅拌后的物料浇注，凝固后获得含有TiB₂颗粒的铝锭；

3、将含有TiB₂颗粒的铝锭作为原料，将原料加热至710～740℃熔化形成原料熔体，向原料熔体中加入增粘剂金属钙，通过搅拌使金属钙熔化并在原料熔体中均匀分布，对原料熔体进行增粘；其中金属钙的加入量为原料总质量的1～3％，搅拌时间为5～10min；

4、将经过增粘后的熔体降温至670～710℃，再加入发泡剂，通过搅拌使发泡剂在经过增粘后的熔体中混合均匀，形成待发泡熔体；其中发泡剂的用量为原料总质量的1～2％，搅拌时间为3～5min；

5、将待发泡熔体置于电阻炉中，在670～710℃保温发泡5～7min，然后取出空冷或水冷至凝固，制成高强度多面体形孔结构闭孔泡沫铝。

上述的步骤2中，搅拌速度为800～3000rpm。

上述的步骤3中，搅拌速度为300～500rpm。

上述的步骤4中，搅拌速度为1200～1500rpm。

上述的发泡剂为经过预处理的TiH₂，其中预处理的步骤为：将TiH₂在400～430℃烘烧30～40min，然后直接作为发泡剂使用。

上述的TiB₂颗粒的粒径≤2μm。