专利名称：复合型球形孔多孔铝的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高强度、高吸声性能的泡沫金属的制备方法，具体涉及一种复合 型球形孔多孔铝的制备方法。
背景技术：
泡沫金属，特别是泡沫铝是近年来发展较快的一种新型的多孔功能材料，由于 较高的孔隙率和金属特质，使之具有优良的吸波、减震、过滤、换热、缓冲等性能，而且由于 其抗老化能力强，无污染，可回收利用等特性，在环保、能源、机械、化工、交通、航空航天等 领域具有广泛的应用前景，因而受到学术界和工业界的普遍关注。其典型应用如汽车、火车 等交通工具的吸音降噪结构，还用于固态光源高效散热组件，航天飞行器防撞击护板等。现有的制备通孔结构泡沫铝的方法主要有渗流法、粉末冶金烧结法、金属沉积法 和溅射沉积法。但这些方法的现有技术都不能满足泡沫金属多样化的应用要求；而且对于 吸声方面的应用，效果也不是很理想。因此，开发新的制备技术，对提高泡沫铝的吸声性能 水平、扩大应用范围是非常重要而且是必要的。研究表明复合型球形孔多孔铝，具有良好的 吸声与特性，其吸声系数最高甚至能达到1 ；同时由于其具有金属特性，使其环境适应性 强，能用于各种特殊环境，如高温，湿度大，腐蚀性强等普通吸声材料不能胜任的环境。渗流法制备泡沫金属的基本工艺过程如下
首先将选定粒径的易溶颗粒材料(通常为NaCl)在模具内压实，预热，形成多孔预 制块。将金属液浇注到装有多孔预制块的模具内，然后通过压力将金属液渗入到多孔预制 块孔隙中，待金属液凝固后将颗粒材料溶去即得到通孔结构的泡沫金属。对于易溶颗粒材 料的选择要遵照以下几个原则(1)耐高温要求所用的颗粒材料必须具有一定的耐高温 性能，以保证在预热、高温金属液渗流过程中不软化变形，更不能熔化。(2)当成型并凝固 后，颗粒应易溶于水或者是用其它方式去除掉，而不影响泡沫铝的性能，以获得孔洞连通的 网络结构；(3)颗粒应具有一定的常温和高温强度，以保证在预制块压制及加压渗流时不 破碎；(4)颗粒还应对环境无污染、来源广泛和能够成型等特点。以上介绍的为常规颗粒渗流法，其优点是孔径易于控制，操作简单，可保证 较高的通孔率，缺点是孔隙率一般小于75%，孔径一般大于1mm，材料内部孔分布不均勻， 使泡沫铝的功能性及应用范围均受到很大限制。此外，该工艺还常常引起易溶颗粒材料 (NaCl)的残留，使金属基体产生严重的腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、成本相对低廉、孔径及尺寸均勻的复合型 球形孔多孔铝的制备方法，该方法制得的泡沫铝的孔结构为球形复合孔结构，孔径分布范 围为0. 5 mm — 3 mm、孔隙率为60% — 85%。本发明的技术方案如下
一种复合型球形孔多孔铝的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤(1)先制备出球形NaCl颗粒，制备球形颗粒的方法有手动造粒或者是用造粒机造粒 本发明制备球形颗粒所用方法为手动造粒方法，具体步骤为先用球磨机把盐粉碎，再用 孔径为200目的筛子进行筛分，最后把盐放到一个底面粗糙的盘子里面，一边摇动一边住 里喷水，即得到球形NaCl颗粒；
(2)然后对球形颗粒进行特殊的固化热处理，使其具有较高的强度；具体步骤为先把 制备得到的球形盐颗粒放到120°C烘箱内烘干，再放到高温炉内.升温到750°C-790°C， 保温60 min-100 min.冷却后，即得到强度较高的球形盐颗粒； (3)再对球形颗粒进 行筛分，选出粒径合适的颗粒，将选用的球形颗粒装到模具内震动，保证其全部密集堆积， 再在上面加适当的压力压实；
(4)把装有球形粒子的模具放到电阻炉内，然后在上面加一定的压力进行预热，所加 的压力根据所要制备样品的大小与模具截面积来确定，预热温度为770V -800V，保温时 间根据想要得到的孔隙率来确定；
(5)保温完成后，再降温到650°C左右进行渗流，把铝液浇注到模具内，然后通过调节压 力大小将铝液压到球形颗粒空隙中；
(6)冷却，待铝液凝固后溶解去除全部的NaCl颗粒，便得到复合型球形孔多孔铝。本发明的有益效果
与传统的渗流工艺相比，本方法主要创新为加压预热，即可以在预热的同时，对球形粒 子进行压实，其过程缓慢，能保证所用粒子完整，该方法制备的泡沫金属孔隙率最高可达到 87%左右，并且能制备出孔隙率分布范围为60%-85%的复合型球形孔多孔铝，孔分布均勻， 过程易于控制，吸声性能高，力学性能好，并且有望实现泡沫铝的产业化。
图1本发明的工艺流程图2为本发明生产的球形孔泡沫铝形貌照片其中(a)孔隙率75%，孔径1.2 mm； (b)孔隙率65%，孔径2. 0 mm扫描照片；
图3本发明所生产的复合型球形孔多孔铝性能曲线其中(a)应力应变曲线样品孔隙 率为65%，孔径分别为1. 2 mm, 1. 5 mm和2. 0 mm ； (b)吸声曲线样品孔径2. 0 mm，样 品尺寸①^MOmm 具体实施实例
将平均直径为1. 2mm的球形NaCl粒子放到直径为95mm，高度为90mm的模具内，振动， 压实，然后在上面放一个Φ94*90πιπι的圆柱形重物来保持恒定的压力，放入电阻炉内进行 预热。预热温度步骤为先升温到780°C后保温1小时，然后降温到650°C，随后在1一2个 大气压下将700°C的铝液浇铸到650°C预热的预制块中。最后去除球形盐颗粒，得到孔隙率 为75%的球形孔泡沫铝。
权利要求
1. 一种复合型球形孔多孔铝的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤(1)先制备出球形NaCl颗粒，本发明制备球形颗粒所用方法为手动造粒方法，具体步 骤为先用球磨机把盐粉碎，再用孔径为200目的筛子进行筛分，最后把盐放到一个底面 粗糙的盘子里面，一边摇动一边住里喷水，即得到球形NaCl颗粒；(2)然后对球形颗粒进行特殊的固化热处理，使其具有较高的强度；具体步骤为先把 制备得到的球形盐颗粒放到120°C烘箱内烘干，再放到高温炉内.升温到750°C -790°C， 保温60 min-100 min.冷却后，即得到强度较高的球形盐颗粒；(3)再对球形颗粒进行筛分，选出粒径合适的颗粒，将选用的球形颗粒装到模具内震 动，保证其全部密集堆积，再在上面加适当的压力压实；(4)把装有球形粒子的模具放到电阻炉内，然后在上面加一定的压力进行预热，所加 的压力根据所要制备样品的大小与模具截面积来确定，预热温度为770V -800V，保温时 间根据想要得到的孔隙率来确定；(5)保温完成后，再降温到650°C左右进行渗流，把铝液浇注到模具内，然后通过调节压 力大小将铝液压到球形颗粒空隙中；(6)冷却，待铝液凝固后溶解去除全部的NaCl颗粒，便得到复合型球形孔多孔铝。
全文摘要
本发明公开了一种复合型球形孔多孔铝的制备方法，具体包括球形颗粒的制备，筛分颗粒，将颗粒装入模具，加压、预热颗粒，将铝液渗流到球形颗粒的空隙中，冷却后除去盐即可。本发明方法制备的复合型球形孔多孔铝孔隙率分布范围大，孔分布均匀，制备过程易于控制，吸声性能高，力学性能好，可以进行泡沫铝的产业化生产。
文档编号C22C1/08GK102146532SQ20111006086
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者任月路, 厉运杰, 王幸福, 王新福, 韩福生 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院