[发明专利]一种粉末预烧结加压发泡制备泡沫铝材料的方法

说明书

一种粉末预烧结加压发泡制备泡沫铝材料的方法，按以下步骤进行：（1）将TiH₂通过振动筛筛分生成TiH₂粉；（2）加热至410~530℃保温，获得预热发泡剂粉；（3）将发泡剂粉、镁粉和硅粉加入到铝粉中，然后球磨混合至少8h；（4）混合粉料置于坩埚中，用加热炉升温至400~500℃保温预烧结；将预烧结物料填充至模具中冷压；（5）将发泡模具预热至700~720℃，放入预制体，然后置于然650~670℃的加热炉中；（6）加热炉密封通入氩气，至压力0.2~0.5MPa进行发泡，随炉冷却后取出脱模。本发明的方法有效的改善泡沫铝材料的泡孔结构、泡孔大小与泡孔均匀度，进而改善泡沫铝材料的品质。

技术领域

本发明属于多孔金属材料技术领域，特别涉及一种粉末预烧结加压发泡制备泡沫铝材料的方法。

背景技术

泡沫铝的制备发方法主要有熔体发泡法和粉末冶金法，在《粉末冶金发泡法制备闭孔泡沫铝研究进展》一文中记载，熔体发泡法是将增稠剂和发泡剂直接加入金属熔体中，发泡剂受热分解产生气体制备闭孔泡沫铝，然而产品质量易受环境因素影响且不易制备结构复杂的泡沫铝部件。传统的粉末冶金法制备泡沫铝材料是通过热压制备预制体，然后在电阻炉中加热发泡的方式制备，但是以上方法制造的泡沫铝结构不均匀，综合性能低下，生产工艺复杂且不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种粉末预烧结加压发泡制备泡沫铝材料的方法，通过对粉末原料进行预烧结，再冷压制备预制体，最后加压发泡，制成孔径均匀，性能优良的泡沫铝材料。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、将TiH₂通过振动筛筛分的方式分离出粒径72~74μm的部分，作为TiH₂粉；

2、将TiH₂粉用加热炉加热至410~530℃，然后保温40~50min，随炉冷却至常温，获得预热发泡剂粉；

3、将发泡剂粉、镁粉和硅粉加入到铝粉中，然后球磨混合至少8h，制成混合粉料；其中发泡剂粉占铝粉质量的0.8~1.4%，镁粉占铝粉质量的0.6~1%，硅粉占铝粉质量的10~11.6%；铝粉粒度400~500目，镁粉粒度500~600目，硅粉粒径18~20μm；

4、将混合粉料置于坩埚中，将坩埚置于加热炉内，升温至400~500℃，然后保温40~50min进行预烧结，获得的预烧结物料在400~500℃条件下直接填充至模具中，在400~450MPa压力下进行冷压，保压时间为10~20 min，然后脱模获得预制体；

5、将发泡模具预热至700~720℃，将预制体置于预热后的发泡模具内；然后将带有预制体的发泡模具放入已经升温至650~670℃的加热炉中；

6、将加热炉密封，并通过加热炉的进气口向加热炉内通入氩气，至加热炉内的压力为0.2~0.5MPa，在此条件下进行发泡，时间8~12min，然后随炉冷却至常温，取出发泡模具脱模获得泡沫铝材料。

上述的泡沫铝材料的表观密度0.2~0.32g/cm³。

上述的泡沫铝材料的孔隙率68~96%。

上述的步骤6中，泡沫铝材料的膨胀率为266~390%。

上述的步骤5中，发泡模具侧壁为圆筒状，材质为不锈钢，壁厚2~3mm；侧壁上均匀开设有若干直径1~2mm的气孔。

上述的步骤2中，将TiH₂粉加热保温的目的是使氢化钛表面生成二氧化钛氧化层，起到阻碍延迟氢气释放的作用，使步骤4进行发泡时氢化钛释放气体的温度更契合预制体融化的温度。

上述的步骤3中，预烧结物料在400~500℃条件下直接填充至模具中，目的是加强冶金结合，使压制的预制体密实度更好。