[发明专利]基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置及方法

说明书

基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置及方法，所属多孔金属泡沫材料技术领域，装置包括：反应器壳体、模具、电磁搅拌装置、温控装置、感应线圈、填充材料、阀门、通气口和进料管道。方法包括：配比、加热、通入增稠剂和发泡剂、通电搅拌和发泡反应。本发明提出了基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置及方法，本发明利用感应线圈产生交变磁场，交变磁场与泡沫铝中的感生电流相互作用，产生垂直于模具壁面指向泡沫铝熔体中心的电磁压力，进而减轻了泡沫铝与模具壁面之间的接触压力和滑动摩擦力，减少不滑移现象，使它们之间达到软接触状态，进而泡沫铝熔液流动顺畅，从而提高泡沫铝制备过程中电磁搅拌的作用效果。

技术领域

本发明属于多孔金属泡沫材料技术领域，特别涉及一种基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置及方法。

背景技术

泡沫铝是一种兼具气相与液相两种介质材料优良性能的新型材料，具有备质轻、吸声性能强、价格低廉、保温性强等突出优点，在航空航天、安全防护等领域有着广阔的应用前景。目前泡沫铝的制备方法主要有熔体发泡法，粉末冶金法、吹气发泡法等。其中熔体发泡法具备工艺流程简单、生产成本低等优点。

在熔体发泡法制备泡沫铝过程中需要配合搅拌，配合搅拌目的在于使颗粒在熔体中均匀分布及打碎熔融泡沫铝中的大孔径气泡，进而使泡沫铝密度分布更加均匀。常用搅拌方法为机械搅拌，电磁搅拌等。其中电磁搅拌手段不与熔液发生直接接触，拥有无污染的特点。但单独的电磁搅拌并不能产生足够有力的扰动来混合前驱体材料。

现实中，模具壁面无法做到到绝对光滑，泡沫铝熔液与模具之间会产生静压力，会导致泡沫铝与模具壁面接触的粘附界面处产生不滑移现象，即相对流动速度近似为零。单独利用电磁搅拌进行发泡时，泡沫铝熔液与模具之间的静压力会对内部熔液的流动过程产生巨大阻力，使内部熔液无法充分混合均匀。

发明内容

针对现有技术中熔体发泡法产生的电磁搅拌效果差的问题，本发明提出了基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置及方法，本发明利用感应线圈产生交变磁场，交变磁场与泡沫铝中的感生电流相互作用，产生垂直于模具壁面指向泡沫铝熔体中心的电磁压力，进而减轻了泡沫铝与模具壁面之间的接触压力和滑动摩擦力，减少不滑移现象，使它们之间达到软接触状态，进而泡沫铝熔液流动顺畅，从而提高泡沫铝制备过程中电磁搅拌的作用效果。其具体技术方案如下：

基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，包括：反应器壳体1、模具2、电磁搅拌装置3、温控装置4、感应线圈5、填充材料6、阀门7、通气口8和进料管道9；

所述反应器壳体1内部装配有可拆卸式的模具2，所述反应器壳体1外壁下部围绕设置有电磁搅拌装置3，所述反应器壳体1内壁底部设置有温控装置4，用于调节模具内腔温度；所述感应线圈5围绕嵌入在模具2内壁上部区域，嵌入空隙部分用填充材料6填充，使感应线圈5固定在模具2内壁里面；所述反应器壳体1的顶端设置有进料管道9，进料管道9侧部设置有通气口8；进料管道9与反应器壳体1的进料口处设置有阀门7，用于调节气固混合物流量；

所述感应线圈5为空心管，内部通水冷却；所述填充材料6为导热而不导电的材料；

所述感应线圈5接通外部交流电源；

所述电磁搅拌装置3接通交变电流。

基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的方法，采用上述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，方法包括以下步骤：

步骤1：按质量分数比进行备料，纯铝或铝合金锭：增稠剂：TiH₂＝(96.5～99)：(2～3)：(1～2)；