[发明专利]一种玄武岩颗粒增强泡沫铝合金及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及一种玄武岩颗粒增强泡沫铝合金及其制备方法、应用，属于金属基复合材料技术领域。以玄武岩颗粒与铝粉为原料，通过高能球磨制备核壳结构的玄武岩/铝复合粉体材料；然后，以其为增粘剂，通过吹气发泡法制备玄武岩颗粒增强泡沫铝合金。玄武岩颗粒密度与铝合金相近，降低了其在铝熔体偏聚的可能；核壳结构的玄武岩/铝复合粉体材料，可以提高铝熔体与玄武岩颗粒界面结合性。该玄武岩颗粒增强泡沫铝合金具有强度高、制备工艺简单的特点，可实现工业化生产。

技术领域

本发明属于金属基复合材料技术领域，具体涉及一种玄武岩纤维增强泡沫铝合金制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

泡沫金属是一种新型高强轻质复合材料，具有吸收冲击、耐高温、抗腐蚀、降低噪音、低导热率、高比刚度和电磁屏蔽等综合性能，在航空航天、汽车、建筑等领域的应用前景良好。根据内部孔隙结构不同，泡沫金属可以分为通孔泡沫金属和闭孔泡沫金属。前者孔隙率在60％以上，孔径一般为0.8-2.0mm各孔相互连通；后者孔隙率在80％以上，孔径一般为各孔互不相通。闭孔金属中的隔音效果更好，因而应用领域更为广泛。泡沫金属常用的制备方法有熔体发泡法、吹气发泡法、粉末冶金法、电涂覆法等。熔体发泡法和吹气发泡法制备成本低、易操控，因而成为主要制备方法。

泡沫铝合金是泡沫金属领域的一个重要分支。日本、德国、加拿大、挪威等国在该领域的研究成果加速了其商业化进程；我国东北大学、中南大学、吉林大学、中科院金属所等单位也取得了一系列的研究成果。总体来说，常规泡沫铝合金强度较低，某种程度限制了其应用领域的进一步拓展。根据理论模型，泡沫铝合金中泡壁中如果不存在各种各样的缺陷，其强度会有较大的提高。但实际上，泡壁当中会有气孔、裂纹和颗粒的团聚等缺陷。

近年来，陶瓷颗粒(如SiC)增强泡沫铝合金成为研究热点，然而陶瓷颗粒与铝基体的界面结合性差；SiC密度大于铝合金(ρ_SiC约为3.2g/cm³、ρ_Al约2.7g/cm³)，易导致制备过程其在铝合金中分布不均匀，都会影响材料的综合力学性能。

例如：专利CN201910878481.9公开了一种提高闭孔泡沫铝强度的制备方法，但存在玄武岩纤维团聚以及与铝基体界面结合差的问题。

专利CN201910058579.X公开了一种熔体发泡增强泡沫铝复合发泡剂的制备方法，但球磨过程中TiH₂有可能受热分解，影响发泡结果。

发明内容

本发明针对现有闭孔泡沫铝合金的力学性能偏低的问题，提供了一种玄武岩颗粒增强泡沫铝合金及其制备方法，其目的是提高泡沫铝的综合力学性能。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种玄武岩颗粒增强泡沫铝合金制备方法，包括：

将玄武岩颗粒与铝粉末混合、球磨、超声清洗，干燥、筛分得到核壳结构玄武岩/铝复合粉体；

将铝合金熔体温度降低到合金熔点以上20～50℃并保温10-30min；

在发泡气体中混入所述核壳结构的玄武岩/铝复合粉体，形成粉气流，并将粉气流导入铝合金熔体进行发泡、冷却，即得。

本发明以高能球磨得到核壳结构的玄武岩/铝复合粉体的形式加入铝合金溶体，具有以下优点：

(1)高能球磨过程中玄武岩颗粒与铝颗粒形成良好的界面结合；

(2)发泡过程中，通过工艺控制避免了玄武岩颗粒与铝合金溶体接触，只是核壳结构的外层铝壳体与铝合金溶体的熔合，可有效避免缺陷的产生；