[发明专利]一种泡沫铝复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及有开或闭孔隙的合金的制造，具体地说是一种泡沫铝复合材料的制备方法。

背景技术

泡沫铝是由基体金属和占体积70%以上的气孔所组成的非均匀材料，具有许多独特的性能。泡沫铝根据孔的连通性可分为开孔泡沫铝和闭孔泡沫铝。闭孔泡沫铝具有比重小、比刚度大、比表面积大、减震性能好、隔音效果好、电磁屏蔽性能高等一系列优良性能，在建筑、机械、交通运输、航空航天和国防工业中有着广泛的应用。最近十几年,泡沫金属的工业化生产受到极大的关注，特别是对泡沫铝进行的工业化研发工作得以发展。CN102296256A公开了一种提高泡沫铝合金力学性能的热处理方法，该方法属于泡沫铝成型后的深加工处理方法，其存在的缺点是增加了泡沫铝的生产成本并且对泡沫铝产品的尺寸有限制。CN101876017A公开一种纳米陶瓷颗粒增强泡沫铝基复合材料的制备方法，该方法属于粉末冶金范畴，其存在的缺点是对生产设备和泡沫铝复合材料的尺寸要求较高。CN1219089C公开一种高强轻质泡沫铝复合材料及其制备方法，该方法属于热压渗流法，其存在的缺点是对生产设备和泡沫铝复合材料的尺寸有限制。CN101139666A公开了一种碳化硅颗粒增强泡沫铝基复合材料的方法，该方法属于熔体发泡法的范畴，其存在的缺点是碳化硅颗粒在使用前需要在500℃下保温2小时，然后在800℃下保温3小时，增加了能源消耗和生产成本。特别要加以之处的是，上述现有技术仅停留在泡沫铝/合金的力学性能提高上，对于泡沫铝/合金平台区延性断裂的性能提高较少，这极大地限制了泡沫铝复合材料的拓展应用。这是因为泡沫铝的强度受基体材料和孔结构的影响很大，相同孔结构条件下铝合金泡沫的压缩强度高于商业纯铝基泡沫铝，然而在压缩应力-应变平台区泡沫铝合金表现为锯齿状的脆性断裂，商业纯铝基泡沫铝则表现为光滑的延性断裂。在实际应用中既希望获得强度高，又希望获得在压缩平台区表现为延性的泡沫铝产品，但是由于商业纯铝基泡沫铝在同等条件下强度较低限制了其在结构和冲击衰减方面的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种泡沫铝复合材料的制备方法，是一种采用将弥散嵌入式锰颗粒与闭孔泡沫铝复合的方法，制得一种高压缩强度、高孔隙率和延性断裂的闭孔泡沫铝复合材料，克服了现有技术制备商业纯铝基泡沫铝复合材料压缩强度低，在压缩过程中容易产生脆性断裂的缺点。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种泡沫铝复合材料的制备方法，是一种采用将弥散嵌入式锰颗粒与闭孔泡沫铝复合的方法，其步骤如下：

第一步，将商业纯铝锭切成铝块，取800g～1000g铝块放入坩埚中，启动电阻炉将温度升到800℃，保温10～20分钟，使坩埚中的铝块熔化并保持温度均匀；

第二步，调节第一步的电阻炉温度到700℃，保温10～30分钟，使坩埚中的铝液整体温度为700℃，向该铝液中加入用铝箔包好的占铝液质量0.5～5%的增粘剂，同时启动搅拌桨，保持搅拌转速在300～1000r/min,搅拌时间为2～20分钟，使得加入的增粘剂分散均匀；

第三步，向第二步得到的铝熔体中加入预先用铝箔包好的占铝液质量0.1～4%的粒度为80～500目的商业锰颗粒，同时启动搅拌桨，保持搅拌转速为600～1500r/min，搅拌时间为1～10分钟，使得加入的锰颗粒在铝熔体中分布均匀；

第四步，将发泡剂氢化钛加入第三步得到的铝熔体中，加入量为第三步得到的铝熔体质量的0.5～3%，同时启动搅拌桨，保持搅拌转速为900～2000r/min，搅拌时间为10～300秒，搅拌结束后对所得铝熔体进行保温，保温时间为1～10分钟；

第五步，将坩埚从电阻炉中取出，空冷2～20分钟，使泡沫铝凝固成形，然后进行强制风冷，时间为10～30分钟，最终得到泡沫铝复合材料产品。

上述一种泡沫铝复合材料的制备方法，所述的商业铝锭是纯度为质量百分比99.5%工业纯铝。

上述一种泡沫铝复合材料的制备方法，所述增粘剂是金属钙颗粒、铝粉、碳化硅颗粒或氧化铝粉中的一种。

上述一种泡沫铝复合材料的制备方法，所述发泡剂氢化钛的目数为300±20目。

上述一种泡沫铝复合材料的制备方法，所用的原料均通过商购获得，所用的设备是本技术领域公知的，所用的操作工艺是本技术领域的技术人员所掌握的。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明方法的突出的实质性特点是：

（1）本发明方法只需将工业纯铝熔体通过熔体发泡法经过一次发泡即可获得高孔隙率、高压缩强度和延性断裂的含锰闭孔泡沫铝复合材料。