专利名称：一种电磁搅拌与机械搅拌复合作用的闭孔泡沫铝制备方法
技术领域：
本发明属于材料加工技术领域，特别涉及一种电磁搅拌与机械搅拌复合作用的闭孔泡沫铝制备方法。
背景技术：
泡沫铝能将多种优良性能结合在一起，例如低密度、高强度、低热导率、低磁导率和良好的阻尼性能，在结构材料和功能材料领域都能发挥重要的作用，具有广阔的应用前景。目前常用的制备方法有1、粉末冶金法将发泡剂与金属粉末混合制成预制块，经过成型烧结使金属粉熔化、发泡剂分解得到多孔结构。该法成本较高，适合于铸造加工一些小零件，不适合大规模
工业生产。2、电解沉积法它是以聚氨基甲酸乙脂发泡材料为骨架，进行电解沉积，然后加热去除有机发泡材料而制得。这种发泡材料昂贵，技术较复杂，应用有限。3、渗流铸造法将一定尺寸的固体颗粒(如溶盐、玻璃、陶瓷等)堆积在一起，然后使熔融的金属液在负压作用下注入到固体颗粒的缝隙中，冷却后通过烧结或者溶解将固体颗粒去除得到金属泡沫材料。这种方法生产的泡沫材料孔径的均勻性较好，但工艺复杂成本较高。4、熔体发泡法即直接向金属液中加入TiH2JrH2和CaCO3等发泡剂并通过搅拌使其混合均勻，发泡剂受热分解出气体，冷却后形成泡沫状金属材料。该方法工艺简单，成本较低，适于工业化生产。现有的熔体发泡发方法大多是采用机械搅拌，通过搅拌桨使熔体高速旋转，达到分散增粘剂和发泡剂的目的。在发泡过程中，由于采用单纯的机械搅拌，其搅拌力从熔体的中心向边缘逐渐降低，使得熔体边缘得不到充分搅拌，发泡剂无法混合均勻，因而制得的泡沫铝孔结构均勻性降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用电磁搅拌与电搅拌复合作用的闭孔泡沫铝制备方法，解决熔体发泡法制备闭孔泡沫铝过程中采用单纯机械搅拌熔体边缘得不到充分搅拌、 发泡剂无法混合均勻、制得的泡沫铝孔结构均勻性较低的问题。本发明采用如下技术方案a、熔炼工序将纯铝在熔炼炉内熔化。b、增粘工序将步骤a所制得的熔体升温至750 800°C，在此温度下加入占熔体总质量3 5 %的增粘剂金属钙和占铝熔体总质量为0. 5 1 %的金属镁，并通过搅拌提高熔体的粘度达到发泡所需粘度；C、发泡工序当步骤b制得的熔体温度降至680°C，此时启动电磁搅拌和机械复合搅拌。在复合搅拌作用下将占熔体总质量0. 3 0. 5%的发泡剂TH2加入至步骤b所制得的熔体中，通过复合搅拌使发泡剂在熔液中混合均勻；d、保温工序在复合搅拌进行30 120s后停止搅拌，并将步骤c所制得的产品转移至保温炉中，在650 700°C保温3 5分钟。e、冷却工序将达到预定保温时间的产品从保温炉中取出，在空气中冷却。上述的发泡剂TiH2的粒度为300士50目，在300士 10°C下保温2小时，在TiH2颗粒生成一层氧化物膜，减缓其分解速度。上述电磁搅拌采用行波或螺旋磁场两种形式，搅拌电流范围为100 200A，搅拌频率范围为10 25Hz。本发明的效果和益处是由于单独机械搅拌时熔体中心的搅拌力度大、边缘搅拌力度小，而电磁搅拌时熔体搅拌力分布恰恰与此相反，因而二者复合作用后搅拌力场更均勻、搅拌效果更好。与现有技术相比采用本方法制得的闭孔泡沫铝产品孔结构均勻性明显提尚。
具体实施例方式以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式
。实施例一根据实际生产要求称取一定量纯铝加热至熔化并在750°C保温。待温度均勻稳定后，加入的占熔体质量分数3%的增粘剂金属钙和占熔体质量分数0. 5%的金属镁，同时采用单独机械搅拌，在1000转/分钟的搅拌速度下搅拌10分钟提高熔体粘度。待增粘后的熔体温度降至680°C时，同时启动电磁搅拌和机械搅拌(电磁搅拌参数螺旋磁场，搅拌频率为15Hz，搅拌电流为100A ；机械搅拌参数搅拌速度1000转/分钟)，在复合搅拌作用下加入占熔体总量质量分数0. 5%的发泡剂TiH2，并复合搅拌作用30s。随后停止搅拌将发泡后的产品转移至保温炉在700°C保温1分钟，使发泡剂继续发泡。最后取出产品在空气中冷却就得到了孔结构均勻的闭孔泡沫铝。实施例二 根据实际生产要求称取一定量纯铝加热至熔化并在750°C保温。待温度均勻稳定后，加入的占熔体质量分数3. 5%的增粘剂金属钙和占熔体质量分数0. 5%的金属镁，同时采用单独机械搅拌，在1000转/分钟的搅拌速度下搅拌10分钟提高熔体粘度。待增粘后的熔体温度降至680°C时，同时启动电磁搅拌和机械搅拌(电磁搅拌参数行波磁场，搅拌频率为20Hz，搅拌电流为100A ；机械搅拌参数搅拌速度1000转/分钟)，在复合搅拌作用下加入占熔体总量质量分数0. 3%的发泡剂TiH2，并复合搅拌作用30s。随后停止搅拌将发泡后的产品转移至保温炉在700°C保温1分钟，使发泡剂继续发泡。最后取出产品在空气中冷却就得到了孔结构均勻的闭孔泡沫铝。通过上述实验值得的泡沫铝性能如下孔隙率70_80%，平均单孔直径2mm，最大孔径与最小孔径之差1. 5mm。
权利要求
1.一种电磁搅拌与机械搅拌复合作用的闭孔泡沫铝制备方法，其特征如下a、熔炼工序将纯铝在熔炼炉内熔化；b、增粘工序将步骤a所制得的铝熔体升温至750 800°C，在此温度下加入占熔体总质量3 5 %的增粘剂金属钙和占铝熔体总质量为0. 5 1 %的金属镁，并通过搅拌提高熔体的粘度达到发泡所需粘度；c、发泡工序当步骤b制得的熔体温度降至680°C，此时启动电磁搅拌和机械复合搅拌，在复合搅拌作用下将占熔体总质量0. 3 0. 5%的发泡剂TH2加入至步骤b所制得的熔体中，通过复合搅拌使发泡剂在熔液中混合均勻；d、保温工序在复合搅拌进行30 120s后停止搅拌，并将步骤c所制得的产品转移至保温炉中，在650 700°C保温3 5分钟；e、冷却工序将达到预定保温时间的产品从保温炉中取出在空气中冷却。
2.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌与机械搅拌复合作用的闭孔泡沫铝制备方法， 其特征在于，发泡剂TiH2的粒度为300士50目，在300士 10°C下保温2小时。
3.根据权利要求1或2所述的一种电磁搅拌与机械搅拌复合作用的闭孔泡沫铝制备方法，其特征在于，电磁搅拌采用行波或螺旋磁场两种形式，搅拌电流范围为100 200A，搅拌频率范围为10 25Hz。
全文摘要
一种电磁搅拌与机械搅拌复合作用的闭孔泡沫铝制备方法，属于材料加工技术领域。其特征是称将纯铝在熔炼炉内熔化，在750～800℃温度下加入占熔体质量3～5％的增粘剂钙和占熔体质量0.5～1％的镁，并通过搅拌提高熔体的粘度达到发泡所需粘度；当熔体温度降至680℃时启动电磁搅拌和机械复合搅拌，将占熔体质量0.3～0.5％的发泡剂TiH2加入熔体中，通过复合搅拌使其分布均匀。复合搅拌进行30～120s后停止搅拌，将产品转移至保温炉中在650～700℃保温3～5分钟。最后将产品取出冷却得到闭孔泡沫铝。本发明的效果和益处是与现有技术相比，采用机械和电磁复合搅拌，制得的泡沫铝产品孔结构均匀性明显提高。
文档编号C22C1/08GK102492866SQ20111039937
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者张兴国, 芦国强, 郝海 申请人:大连理工大学