[发明专利]一种泡沫铝的半连续真空发泡装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泡沫铝的半连续真空发泡装置与方法，属于泡沫金属材料领域。

背景技术

发泡闭孔泡沫铝（以下简称泡沫铝）兼具结构材料和功能材料的双重特性，具有低密度、高比强度、能量吸收、吸音、阻尼减振等优点，在航空航天、交通工具、建筑、机械、噪音控制等领域有广泛的应用前景。   

目前制备泡沫铝的方法主要有粉末冶金、直接吹气发泡法及熔体发泡法。粉末冶金法适合小尺寸及小批量泡沫铝生产，不适于大规模工业生产；直接吹气发泡法虽然可以实现泡沫铝的连续制备，但存在孔结构均匀性难以控制及所获得泡沫铝脆性高的不足；熔体发泡法由于采用较为昂贵的TiH2发泡剂、以及采用批处理非连续制作模式而使成本较高。  

目前，阻碍泡沫铝获得广泛应用的瓶颈在于其成本过高，致使泡沫铝的结构应用和吸音功能应用难于被市场所接受，而现有的直接吹气连续发泡法制作的泡沫铝其孔结构和性能还达不到市场应用要求，因此，开发新的连续或半连续发泡制备技术，提高制备效率、降低成本，是泡沫铝获得规模工业应用需要解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有泡沫铝制备效率低、成本高的不足，提供了一种泡沫铝的半连续真空发泡制备装置，采用本发明的泡沫铝半连续真空发泡装置制备泡沫铝，具有高效率、低成本的特点，可实现孔结构可控泡沫铝的半连续化工业生产；该装置包括中间包6、初始气孔产生装置11、真空发泡炉19，中间包6和初始气孔产生装置11无缝连接，初始气孔产生装置11和真空发泡炉19半连续连接；

中间包6包括石墨坩埚Ⅰ1、控制阀Ⅰ3、铝合金熔体入口4、液面高度观测器5、加热元件Ⅰ7，石墨坩埚Ⅰ1置于中间包6的内部，加热元件Ⅰ7位于中间包6的侧壁内部，中间包6的顶端设有铝合金熔体入口4和液面高度观测器5，铝合金熔体入口4处设有控制阀Ⅰ3；

初始气孔产生装置11包括通气管10、加热元件Ⅱ12、多孔旋转喷嘴13、石墨坩埚Ⅱ14、控制阀Ⅱ15、流出口16，通气管10位于初始气孔产生装置11的内部，通气管10的出气口处设置有多孔旋转喷嘴13，石墨坩埚Ⅱ14置于初始气孔产生装置11的内部，加热元件Ⅱ12位于初始气孔产生装置11的侧壁内部，初始气孔产生装置11的下端设置有流出口16，流出口16处设有控制阀Ⅱ15；

真空发泡炉19包括移动轮17、加热元件Ⅲ18、抽真空装置20、不锈钢坩埚21，真空发泡炉19的底部设有移动轮17，不锈钢坩埚21位于真空发泡炉19的内部；抽真空装置20位于真空发泡炉19的顶部、和真空发泡炉19的侧壁密封连接。

本发明所述中间包6和初始气孔产生装置11内的熔体液面高度保持一致，液面高度为中间包6和初始气孔产生装置11高度的1/2-2/3。

本发明所述中间包6和初始气孔产生装置11通过连通管8无缝连接。

本发明所述初始气孔产生装置11和真空发泡炉19之间通过流口16和控制阀15半连续连接。

本发明真空发泡炉19底部装有移动轮17。

本发明所述不锈钢坩埚21的外部设有进水口23、出水口24、冷却水管25，真空发泡后可在真空下进行冷却。

本发明所述泡沫铝的半连续真空发泡装置用于制备泡沫铝的方法，具体包括以下步骤： 

（1）在中间包6内引入增粘的铝合金熔体2并保持一定的液面高度；

（2）向具有相同液面高度的初始气孔产生装置11内通入空气使增粘熔体中产生初始气孔；

（3）熔体半连续地流入真空发泡炉19内预热后的不锈钢坩埚21中，移开真空发泡炉19、密封并抽真空发泡，熔体泡沫冷却凝固，即得到泡沫铝。

本发明步骤（1）中所述增粘的铝合金，温度为铝合金熔点以上20~50℃，内含有铝合金质量5~10%的增粘剂SiC，增粘剂SiC的粒度为10~30μm；

本发明步骤（2）中通入空气量为铝合金熔体体积的12~25%；

本发明步骤（3）中真空发泡炉19内不锈钢坩埚21的温度与增粘铝合金熔体的温度相同，真空度为1~10Pa，发泡时间为5~25s；发泡后发泡体在真空下冷却；所制备泡沫铝的孔隙率为70~85%，平均孔径为0.5~5mm。