[发明专利]一种高强度铝基复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料加工领域，特别涉及一种高强度铝基复合材料。

背景技术

多孔金属材料是粉末冶金烧结体的空隙度高于45%，并含有多量连通孔的材料。通常，其孔隙度从45%-90%，空隙度大于90%的多孔金属体成为泡沫金属。多孔金属材料是近十几年内发展起来的新材料，它具有结构材料和功能材料的特性，它的优良特性表现在其比重小，比强度大，能量吸收性好，制振效果好，比表面积大等方面，因此它在通讯领域，环保工程，高级家具生产领域等具有广泛应用，它具有许多普通金属材料所无法具备的优势，它的开发也是人类社会发展的必然趋势。

但是如何制备多孔金属材料是目前多孔金属材料应用领域的一个难题。多孔铝镁合金为目前比较常用的多孔金属材料之一。目前常用的多孔金属材料制备方法主要有粉末冶金（PM）法，纤维冶金法，铸造法，金属沉积法，自蔓延高温合成法等方法，但是这些方法中纤维冶金法的方法简单易行，但其产品尺寸受限，成本较高；金属沉积法步骤较为复杂，工艺参数较难控制，虽然制备的多孔金属材料性能较好，但是对于工艺步骤的参数控制要求较高，而其他方法均有一些其他的诸如不适合工业生产，工艺成本较高，技术较为复杂，应用有限等缺点，而且在多孔铝镁合金的制备中，需要寻求一种更适合的制备方法。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种工艺成本低，制备产品性能高的一种高强度铝基复合材料。

本发明的技术方案如下：一种高强度铝基复合材料，采用以下步骤制备：

将表面清洗干净的铝和镁按照质量百分比为1:3～10比例混合，于400～700℃高温熔炼0.5～2h，按铝镁总质量的5%～20%加入发泡剂，搅拌均匀，按铝镁总质量的1%～8%再加入粘合剂，搅拌均匀，将以上混合物倒入发泡槽，并送入发泡炉内于600～800℃发泡0.3～1h；随炉冷却，得到所述高强度铝基复合材料。

本发明所述的高强度铝基复合材料，优选所述发泡剂选自氢化锆或氢化钛中的一种。两种发泡剂均可使得铝镁合金产生大小合适的均匀的气孔。

本发明所述的高强度铝基复合材料，优选所述发泡剂的加入量按铝镁总质量计为10～15%。

本发明所述的高强度铝基复合材料，优选所述粘合剂为碳化硅溶液。

本发明所述的高强度铝基复合材料，优选所述粘合剂的加入量按铝镁总质量计为3～6%。

本发明所述的高强度铝基复合材料，优选所述粘合剂的加入量按铝镁总质量计为5%。熔融金属粘合剂可以增大金属熔体的粘度，并且防止发泡过程中气体的逸出和气泡的结合长大。对于控制气泡大小，并获取均匀的多孔金属材料起到重要的作用。

本发明的技术方案的有效效果主要有以下几点：

①本发明的高强度铝基复合材料采用熔融态金属直接发泡法制备，生产成本低，工艺简单，性能优良。

②本发明制备过程中使用发泡剂，使得其和基体金属材料充分反应，使得所产生的气孔的大小合适，气孔均匀，亦可通过工艺参数的细化来制取不同密度和不同孔径的多孔金属材料。

③本发明工艺条件稳定，操作方便，熔体温度适中，对于工艺成本可以得到大幅度的降低，是制备高级家具的一种首选材料。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

通过下述实施例所制备的产物进行性能测试，并和未进行实施例所述的工艺步骤的铝镁合金进行对比。

实施例1

取铝200g，镁600g，质量百分比为2:6，首先将表面清洗干净并干燥，然后将此铝镁合金加热至500℃熔炼40min，加入发泡剂氢化锆40g，然后将其混合物搅拌均匀，再加入粘合剂碳化硅溶液10g，搅拌均匀，然后将以上混合物倒入发泡槽，高速搅拌均匀，然后将其送入发泡炉中于650℃进行发泡处理，发泡时间为30min，然后将发泡槽移除发泡炉，进行冷却处理，取出发泡体即可。

实施例2～4

按所述的相同步骤重复进行实施例1，但是在实施例2～4中在将铝镁合金熔炼温度分别为550℃、650℃和700℃。

实施例5～6

按所述的相同步骤重复进行实施例1，但是在实施例5和6中在加入的发泡剂的质量分别为90g和120g。

实施例7～8

按所述的相同步骤重复进行实施例1，但是在实施例7和8中在碳化硅溶液分别为25g，40g。

将实施例1～8所获得的产物和未进行处理过的铝镁合金进行性能检测和观察，检测结果如下：实施例1所获取多孔铝镁合金产物和未进行处理过的铝镁合金相比，空隙度70%。和实施例2～8所获取的产物相比气孔分布均匀，气孔大小适中。实施例2～8所获取的产物具有一定数量的气孔，气孔分布较为分散不均匀，气孔大小较小。