[发明专利]一种新型泡沫铝及其制备方法

说明书

本发明属于泡沫铝技术领域，公开了一种新型泡沫铝及其制备方法；所述新型泡沫铝的制备方法将铝粉和易溶成分混合均匀后采用模压成型、楔形压制、轧制成型压力成型方法制得预制体，将预制体在保护气氛或者还原气氛下进行预烧结；预烧结过的预烧结体在水中溶解，将可溶成分去除即得到多孔体；把多孔体放在保护气氛或者还原气氛下进行烧结即可制得该新型泡沫铝。本发明的泡沫铝的孔隙率完全可以在0‑95％范围内进行人为设计；消除了由于铝粉表面自然钝化膜的存在而阻碍烧结时铝原子的扩散，使泡沫铝的强度大幅度提高；泡沫铝的孔隙可以实现完全分布均匀；泡沫铝的综合性能可以人为控制和预先设计。

技术领域

本发明属于泡沫铝技术领域，尤其涉及一种新型泡沫铝及其制备方法。

背景技术

泡沫铝是一种在金属铝中存在分散的孔隙或者气泡、由金属铝与气体构成的复合材料。该材料不仅具有高比刚度与高比强度的力学性能特点，还具有良好的吸声、隔音、散热、阻燃、减震、阻尼、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能优势。这些性能优势决定了泡沫铝在电子、通讯、化工、冶金、机械、建筑、交通运输甚至在航空航天技术中有着广泛的应用前景。目前制备泡沫铝的方法主要有PCM法、渗流铸造法、熔模铸造法、熔体发泡法和烧结溶解法。虽然有以上这些泡沫铝制备技术，但是它们目前或者未能制得性能和结构完整的泡沫铝，或者制备泡沫铝的孔隙分布不均匀，或者所得泡沫铝的组织与性能不稳定，或者不能制得高孔隙率的泡沫铝。

导致上述技术问题的主要原因分析如下：(1)PCM法是把铝粉或者铝合金粉与发泡剂(如：TiH₂、MgCa(CO)₂等)混合均匀后压制成致密的预制品，然后加热，发泡剂分解产生的气体在预制品中形成大量气泡，冷却后即得到泡沫铝。PCM法由于粉末冶金压制时会产生加工硬化，压坯不可能完全密实化，所以预制品中还存在大量的孔隙，这些孔隙会造成发泡剂分解所得气体的泄露，最终不能制得高气泡率的泡沫铝，而且所得泡沫铝的性能不稳定。(2)渗流铸造法是把可溶解的粒子放入金属模腔中制成多孔体，然后将铝熔体浇注并渗入到多孔体中，冷却后进行水溶解即制得泡沫铝。该方法目前未能制得孔隙结构完整和高孔隙率的泡沫铝，因为：①如果多孔体和铝液的润湿状况不好将影响渗流浇注，最终影响泡沫铝的性能和制品结构的完整性；②如果多孔体和铝液之间润湿良好，浇注后构成多孔体的可溶解粒子将被铝液包裹，冷却后的水溶解处理过程不能把可溶解粒子去除。(3)熔模铸造法所得泡沫铝的组织和性能不均匀，而且性能较差等是由其技术工艺决定的，其工艺流程是将易去除的耐火固态物质(如：KCl和Na₂CO₃)的溶液充入泡沫海绵母体中，干燥硬化形成预制型后再焙烧，使耐火材料硬化和海绵分解气化，然后将预制型放在金属模具型腔中，浇入铝熔液，冷却后泡水清洗即制得泡沫铝。①如果泡沫海绵的密度大，耐火固态物质难于填充到海绵内部的孔隙中或者填充不均匀，最终所得泡沫铝组织与性能不均匀；②如果泡沫海绵的密度小，耐火材料预制型的孔隙小，浇铸过程中容易造成孔隙堵塞，泡沫铝的组织与性能仍表现不均匀；③即使能制得组织均匀的泡沫铝，也会由于内部的孔隙为长条状的通孔而降低泡沫材料的性能。(4)烧结溶解法是压制后进行烧结，再将可溶成分溶解去除。这种方法理论上可以制备孔隙分布均匀的泡沫铝，但是由于孔隙形状依然保持可溶成分的形状，导致泡沫铝的性能不可人为控制。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前或者未能制得性能和结构完整的泡沫铝，或者制备泡沫铝的孔隙分布不均匀，或者所得泡沫铝的组织与性能不稳定，或者不能制得高孔隙率的泡沫铝。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型泡沫铝及其制备方法。

本发明是这样实现的：一种新型泡沫铝的制备方法，所述新型泡沫铝的制备方法将铝粉和易溶成分混合均匀后采用模压成型、楔形压制、轧制成型压力成型方法制得预制体，将预制体在保护气氛或者还原气氛下进行预烧结；预烧结过的预烧结体在水中溶解，将可溶成分去除即得到多孔体；把多孔体放在保护气氛或者还原气氛下进行烧结即可制得该新型泡沫铝。