[发明专利]一种细晶泡沫铝合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种细晶泡沫铝合金的制备方法，属于多孔泡沫金属材料领域。

背景技术

泡沫铝合金具有轻量、高比强度、吸音、减震、保温、隔热等特性，在建筑、汽车、装饰、航天航空、船舶、噪音控制、减震器等领域都有巨大的市场潜力。

泡沫铝合金的轻量化结构应用，要求泡沫铝合金在具有均匀多孔结构的同时，其基体材料具有高的强韧性。在孔结构一定的条件下，提高泡沫铝合金强韧性的有效方法是细化基体材料的晶粒。目前公知的泡沫铝制备技术对泡沫铝宏观孔结构及其均匀性已基本能实现调控，但获得的基体材料的晶粒尺寸较大，在10μm～100μm的范围内，未能充分利用金属基体的细晶强韧化作用，如孔隙率85％、致密化压应变(衡量泡沫铝韧性的指标)大于或等于60％时的泡沫铝合金其屈服强度一般都不超过10MPa。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种细晶泡沫铝合金的制备方法，可使泡沫铝合金的基体得到细化，并在不降低泡沫铝合金韧性的同时，提高泡沫铝合金的强度。

本发明在常规粉末冶金多孔材料技术的基础上，通过非晶晶化的方法使泡沫铝合金的基体晶粒细化，利用细晶强化作用，在不降低泡沫铝合金韧性的同时，提高泡沫铝合金的强度。本发明采用的技术方案是：将铝基非晶粉末与造孔剂混合均匀，再压实致密化获得生坯，在氩气保护下在铝基非晶粉末的晶化温度进行等温退火晶化处理，同时实现金属粉末的烧结，空冷至室温，用水将造孔剂溶除，获得基体组织细化的高强韧泡沫铝合金。

本发明还包括以下技术方案：①铝基非晶粉末为Al-Y-Nd-Co非晶粉末，其成份为Y占2wt.％～6wt.％，Nd占2wt.％～6wt.％，Co占4wt.％～7wt.％，余量为Al；②造孔剂采用NaCl，且铝基非晶粉末与造孔剂的体积比为1∶2～1∶5；③铝基非晶粉末和造孔剂粉末的粒度都为-200目；④铝基非晶粉末和造孔剂粉末在混料器中以转速50rpm～300rpm混合时间10min.～70min.混合；⑤混合粉末模压压力为200MPa～1000MPa；⑥晶化烧结时温度控制在300℃～450℃，退火晶化时间30min.～200min.；⑦水洗溶除造孔剂的时间为10min.～30min.。

本发明的有益效果是：(1)使泡沫铝合金的基体大幅度细化，基体晶粒可细化到200nm～800nm，平均孔径为0.1mm～1mm，孔隙率为67％～85％，致密化应变≥60％，利用细晶强化作用，在不降低泡沫铝合金韧性的同时，提高泡沫铝合金的强度；(2)设备条件简单，能实现规模化生产。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例一：

将粒度-200目的Al90Y3Nd2Co5(Al92wt.％、Y2wt.％、Nd2wt.％、Co4wt.％)非晶粉末与粒度-200目的NaCl颗粒以1∶2的体积比混合，在混料器中混合均匀(混合时间：40分钟，转速：100rpm)，混合粉末装入压模，在压力机上压实(压力500MPa)，然后进行等温晶化烧结处理(420℃，35min.，Ar气保护)，空冷后用水冲洗15min.除去NaCl，得到孔隙率67％、孔径0.1mm～1mm、基体晶粒大小为600nm～800nm、屈服强度30MPa、致密化压应变63％的细晶泡沫铝合金。

实施例二：

将粒度-200目的Al85Y4Nd4Co7(Al85wt.％、Y4wt.％、Nd4wt.％、Co7wt.％)非晶粉末与粒度-200目的NaCl颗粒以1∶3的体积比混合，在混料器中混合均匀(混合时间：20分钟，转速：180rpm)，混合粉末装入压模，在压力机上压实(压力700MPa)，然后进行等温晶化烧结处理(355℃，60min.，Ar气保护)，空冷后用水冲洗30min.除去NaCl，得到孔隙率75％、孔径0.1～1mm、基体晶粒大小为300nm～600nm、屈服强度23MPa、致密化压应变65％的细晶泡沫铝合金。

实施例三：

将粒度-200目的Al90Y3Nd2Co5(Al90wt.％、Y3wt.％、Nd2wt.％、Co5wt.％)非晶粉末与粒度-200目的NaCl颗粒以1∶5的体积比混合，在混料器中混合均匀(混合时间：30分钟，转速：140rpm)，混合粉末装入压模，在压力机上压实(压力900MPa)，然后进行等温晶化烧结处理(390℃，40min.，Ar气保护)，空冷后用水冲洗20min.除去NaCl，得到孔隙率85％、孔径0.1mm～1mm、基体晶粒大小为500nm～700nm、屈服强度13MPa、致密化压应变66％的细晶泡沫铝合金。