泡沫鋁的制備技術(shù)

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1、第37卷第6期有色金屬加工Vol137No162008年12月NONFERROUSMETALSPROCESSINGDecember2008泡沫鋁的制備技術(shù)張斌,左孝青,張帆(昆明理工大學(xué)材料與冶金工程學(xué)院,云南昆明650093)摘要:泡沫鋁是一種多功能、多用途新型材料。本文概述了泡沫鋁制備方法的研究進(jìn)展,并根據(jù)制備過程中鋁的狀態(tài)簡述了泡沫鋁的主要制備方法。最后提出了目前須改進(jìn)的主要問題,以推動泡沫鋁的進(jìn)一步研究和應(yīng)用。關(guān)鍵詞:泡沫鋁;制備方法;性能中圖分類號:TF125.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-6795(2008)06-0022-05孔洞,在傳統(tǒng)材料中通常被認(rèn)為

2、是一種結(jié)構(gòu)缺其中日本的研究進(jìn)展速度最快,不僅將泡沫鋁投入了陷。這是因?yàn)榭锥赐橇鸭y形成和擴(kuò)展的中心,對生產(chǎn)并進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用階段。國內(nèi)自80年代中期開材料的物理化學(xué)性能及力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。但始進(jìn)行泡沫金屬材料的研究,經(jīng)過近20年的探索和是,當(dāng)材料中的孔洞數(shù)量增加到一定程度并且有規(guī)律研究,東南大學(xué)、東北大學(xué)、中國科學(xué)院、北京科技大排列時,就會因?yàn)檫@些孔洞的存在而具有一些特殊的學(xué)、昆明理工大學(xué)等多家機(jī)構(gòu)都先后做過許多研究。性能,這就是所謂的泡沫或多孔材料。其中典型的代在泡沫金屬制備方面,國內(nèi)對發(fā)泡法和滲流法研究得表就是泡沫鋁,它是金屬鋁基體中分散著無數(shù)氣泡的較多且基本趕上國

3、外發(fā)達(dá)國家水平,只是對連續(xù)生產(chǎn)類似泡沫狀的超輕金屬材料,一般孔隙率為40%～方法的研究還屬空白,仍然有待開發(fā),從而擴(kuò)大泡沫[1]98%。因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu),具有許多優(yōu)異的性能。泡金屬的實(shí)際應(yīng)用。沫鋁不僅具有多孔材料所具有的輕質(zhì)特性,還具有金屬所具有的優(yōu)良的力學(xué)性能和熱、電等物理性能,如2泡沫鋁的制備方法滲透、阻尼、能量吸收、電磁屏蔽、保溫、耐火阻燃、吸[1-2]音隔音、比表面積大等多種特殊功能,因此,在建泡沫鋁的制備方法有很多,根據(jù)制備過程中鋁的筑、交通運(yùn)輸、機(jī)械、電子、通訊和軍工等行業(yè)具有廣狀態(tài)分為固態(tài)金屬燒結(jié)法、液態(tài)金屬凝固法、沉積法泛應(yīng)用前景。三大類。下面分別論述各種方法

4、的原理及優(yōu)缺點(diǎn)。2.1液態(tài)金屬凝固法1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀這種方法是通過液態(tài)鋁產(chǎn)生泡沫結(jié)構(gòu),可以通過鋁液直接發(fā)泡,也可以用泡沫材料或緊密堆積的造孔早在1948年美國人Sonik就提出了用汞在鋁中[3]劑鑄造來得到多孔材料。氣化發(fā)泡制備泡沫鋁的方法,隨后Elliot于1951年成2.1.1熔體直接發(fā)泡法功地制備出泡沫鋁。20世紀(jì)60年代美國Ethyl公司在鋁液中直接產(chǎn)生氣泡從而得到泡沫鋁。由于成為研制泡沫鋁的科研中心基地。1991年,日本九州氣泡在浮力作用下會上升到液體表面,因此要加入一工業(yè)金屬研究所開發(fā)出泡沫鋁工業(yè)化生產(chǎn)工藝。定量的增粘劑以阻止氣泡的逸出。此方法生產(chǎn)泡沫1999年

5、,第一屆世界泡沫金屬學(xué)會議在德國不來梅順鋁工序簡單、易掌握、成本低,且適宜于制造大型板利召開,重點(diǎn)是關(guān)于泡沫鋁的制造和應(yīng)用。隨后,世材、塊材。當(dāng)前直接發(fā)泡法主要有兩種:直接向鋁液界泡沫金屬學(xué)術(shù)會議每隔兩年召開一次,泡沫金屬已中注入氣體;在鋁液中加熱發(fā)泡劑來生成氣體。發(fā)展成為一門重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。目前,在泡沫[4,5]2.1.1.1熔體吹氣發(fā)泡法鋁研究方面加拿大、美國和日本處于世界領(lǐng)先地位,此方法的原理是直接將氣體吹入鋁液中,并使其滯留其中形成氣泡,然后冷卻制得泡沫金屬。這種發(fā)收稿日期:2008210216泡方法的影響因素主要有以下幾個:第6期有色金屬加工23①溫度和增粘

6、顆粒的影響。加入的顆粒在鋁液溫度。金屬液的澆注溫度對充型長度有較大影響,粒中既起增大鋁液粘度作用,同時也在氣體和金屬的界子小則溫度適當(dāng)提高,過高的溫度會導(dǎo)致組織不均勻面上形成表面活性劑,保證氣體穩(wěn)定滯留鋁液中且凝甚至泄漏。固時不會使泡沫坍塌。不同溫度下發(fā)泡所需的臨界滲流鑄造法又分為上壓滲流鑄造法和負(fù)壓滲流增粘顆粒體積分?jǐn)?shù)不同,隨著發(fā)泡溫度升高,泡沫鋁鑄造法。上壓法較負(fù)壓法具有工藝操作簡單、預(yù)熱速發(fā)泡高度減小;度快、生產(chǎn)率和成品率高、安全系數(shù)大、設(shè)備投資小等[1]②氣體的影響。主要通過流量、壓強(qiáng)、成分等因優(yōu)點(diǎn)。滲流鑄造法的優(yōu)點(diǎn)是孔洞尺寸及分布可控,素影響氣泡的形成及穩(wěn)定;通孔

7、率高、比表面積大、成本低。其缺點(diǎn)是由于液態(tài)③基體材料的影響。隨著合金中硅含量的增加,金屬的表面張力較高,不能完全潤濕顆粒,從而不能泡沫鋁的平均孔徑逐漸減小,孔徑減小的幅度也隨著完全填充顆粒之間的空隙。硅含量的增加而下降。此方法的難點(diǎn)在于如何使顆2.1.3熔模鑄造法粒被鋁液潤濕并均勻分布在液體中。熔模鑄造法是將成型的高分子泡沫材料浸入到熔體吹氣發(fā)泡法具有工藝原理簡單、成本較低、液態(tài)耐火材料中,使耐火材料充滿其空隙,在耐火材所得試樣孔隙率高的優(yōu)點(diǎn),重要的是可以連續(xù)生產(chǎn),料硬化以后加熱使泡沫材料氣化分解,形成一個具有可獲