一种高强度泡沫铝复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高强度泡沫铝复合材料的制备方法，属于高分子材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]泡沫铝是由基体金属和占体积70%以上的气孔所组成的非均匀材料，具有许多独特的性能。泡沫铝根据孔的连通性可分为开孔泡沫铝和闭孔泡沫铝。闭孔泡沫铝具有比重小、比刚度大、比表面积大、减震性能好、隔音效果好、电磁屏蔽性能高等一系列优良性能，在建筑、机械、交通运输、航空航天和国防工业中有着广泛的应用。最近十几年，泡沫金属的工业化生产受到极大的关注，特别是对泡沫铝进行的工业化研发工作得以发展。
[0003]目前制备泡沫铝复合材料的主要有发泡法，其在熔融的具有特定成分的金属中投入化学发气剂，产生气泡之后适当时机冷却，得到封闭孔的金属型材，这种方法工艺复杂，工艺参数难控制，对合金的成分要求严格，气孔大小不易控制，成本高。另一方面，吹气法和发泡法的材料强度很低，气孔大(一般为2?5mm)，不均匀，对使用条件有一定的限制，难以直接应用于承载和减震环境。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题:针对目前利用发泡法制备的泡沫铝复合材料强度低，气孔大，不均匀，难以用于承载和减震环境的问题，提供了一种在通入氮气的环境中，点燃的镁带与平铺的镁粉充分燃烧，产生大量的热，使得反应室中的三氧化二铁与铝粉及其镁在高温条件下反应生成氧化铝，氮化镁及氧化镁等物质，接着在氮气和压力的推动作用下，熔融状态的铁水下沉排出，而反应室中的氧化物，氮化物上浮，再结合氮气的通入所产生的向上的作用力，在混合物中形成空隙，由于氮气的通入速率一定且均匀且反应时模具中的压力均衡，使得形成的空隙大小一致且均匀，使其可广泛应用于承载和减震环境。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)取120目三氧化二铁粉末与130目铝粉按质量比1:1进行混合，并对其搅拌直至均匀后，置于模具(I)反应室(4)中，再向其中加入混合物质量5?7%镁颗粒和混合物质量5?7 %过氧化氢二异丙苯，对其搅拌直至混合均匀，其中混合物体积占反应室(4)总体积的50?60%，所述反应室(4)和自由空间体(5)连贯于一体，并通过带有4?5mn微孔的铝隔板进行阻隔；
(2)将50?60目镁粉均匀的平铺于中间室(3)表面，平铺厚度为I?2cm，待平铺结束后，通过气孔(2)向中间室(3)中充入氮气，直至将中间室(3)内充满，并将气孔(2)密封住；
(3)从自由空间体(5)底部向上通入氮气，控制氮气通入速度为20?25mL/s，通入3?4min后，将引燃的镁带置于镁粉上方，并对模具(I)进行外部加压处理，控制压力为25?30MPa，待反应室(4)及自由空间体(5 )中间的微孔铝隔板完全融化，停止通入氮气和停止外部加压，并保温反应I?2h; (4)待反应结束后，继续从底部向上通入氮气，并提高氮气通入速率至30?35mL/s，同时对模具以2MPa/min速率缓慢进行减压，直至与外部大气压相同，将密封气孔打开，使得模具中的氮气完全排出，任其反应室(4)中混合物自由膨胀，即可制备得高强度泡沫铝复合材料。
[0006]本发明制备的高强度泡沫铝复合材料孔隙率达70?80%，气孔孔径为I?2mm，其弯曲强度达到80?90MPa，密度为1.5?1.8g/cm30
[0007]本发明的原理:在通入氮气的环境中，点燃的镁带与平铺的镁粉充分燃烧，产生大量的热，使得反应室中的三氧化二铁与铝粉及其镁在高温条件下反应生成氧化铝，氮化镁及氧化镁等物质，接着在氮气和压力的推动作用下，熔融状态的铁水下沉排出，而反应室中的氧化物，氮化物上浮，再结合氮气的通入所产生的向上的作用力，在混合物中形成空隙即可。
[0008]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(I)本发明制备的高强度泡沫铝复合材料形成的空隙大小一致且均匀，孔隙率达70?80%，气孔孔径为I?2_，使其可广泛应用于承载和减震环境；
(2 )本发明制备的高强度泡沫铝复合材料强度得以提高，为80?90MPa;
(3)本发明所需要的成本低，且制备步骤简单。
【附图说明】
[0009]图1为本发明“一种高强度泡沫铝复合材料的制备方法”所使用的模具。
[0010]其中，1、模具;2、气孔;3、中间室;4、反应室;5、自由空间体。
【具体实施方式】
[0011 ]首先取120目三氧化二铁粉末与130目铝粉按质量比1:1进行混合，并对其搅拌直至均匀后，置于模具反应室中，再向其中加入混合物质量5?7%镁颗粒和混合物质量5?7 %过氧化氢二异丙苯，对其搅拌直至混合均勾，其中混合物体积占反应室总体积的50?60%，所述反应室和自由空间体连贯于一体，并通过带有4?5mn微孔的铝隔板进行阻隔;将50?60目镁粉均匀的平铺于中间室表面，平铺厚度为I?2cm，待平铺结束后，通过气孔向中间室中充入氮气，直至将中间室内充满，并将气孔密封住；从自由空间体底部向上通入氮气，控制氮气通入速度为20?25mL/s，通入3?4min后，将引燃的镁带置于镁粉上方，并对模具进行外部加压处理，控制压力为25?30MPa，待反应室及自由空间体中间的微孔铝隔板完全融化，停止通入氮气和停止外部加压，并保温反应I?2h;待反应结束后，继续从底部向上通入氮气，并提高氮气通入速率至30?35mL/s，同时对模具以2MPa/min速率缓慢进行减压，直至与外部大气压相同，将密封气孔打开，使得模具中的氮气完全排出，任其反应室中混合物自由膨胀，即可制备得高强度泡沫铝复合材料。
[0012]实例I
首先取120目三氧化二铁粉末与130目铝粉按质量比1:1进行混合，并对其搅拌直至均匀后，置于模具反应室中，再向其中加入混合物质量7%镁颗粒和混合物质量7%过氧化氢二异丙苯，对其搅拌直至混合均匀，其中混合物体积占反应室总体积的60%，所述反应室和自由空间体连贯于一体，并通过带有5mn微孔的铝隔板进行阻隔；将60目镁粉均匀的平铺于