专利名称：增强型泡沫铝合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及泡沫铝合金，具体地涉及一种增强型泡沫铝合金及其制备方法。
背景技术：
泡沫铝合金是在铝合金中加入添加剂后经发泡工艺制备而成，同时兼有金属与气泡的特征，因此具有密度小、导热率低、耐高温、抗腐蚀、吸收冲击能力强、阻尼减震效果好、电磁屏蔽性能高、隔音降噪、耐候、易加工、易安装、成形精度高、可进行表面涂装等众多优 点，在航空航天、海洋工业、交通运输工业、建筑结构工业等领域均有广泛应用。泡沫铝合金的轻量化结构应用，要求泡沫铝合金在具有均匀多孔结构的同时，其基底材料具有高的强度和韧性，但是现有的泡沫铝合金材料还不能满足这种要求。CN 10166067B公开了一种由陶瓷球增强的泡沫铝合金及其制作方法，属于泡沫铝合金材料技术领域，其特征在于是由陶瓷球和泡沫铝合金复合为一体的泡沫铝合金。其制作方法是(1)将一定数量的颗粒盐和陶瓷球与饱和盐水混合并搅拌均匀，装入模具内施压，再加热至100-20(TC，烘干1-2个小时，盐粒和陶瓷球结合为具有一定形状及强度的多孔体；(2)将上述装有多孔体的模具放入加热炉内预热，预热温度为400-500°C，预热时间为1-2小时；(3)将液体铝合金浇注到上述模具内，对模具下断面施加负压O. 04-0. 06MPa,使铝合金溶液渗流到多孔体的空隙中，形成复合体；(4)将上述渗流后的复合体冷却凝固后，用冷水冲刷，除去复合体内的颗粒盐，便得到由陶瓷球与泡沫铝合金复合一体的泡沫铝
I=I -Wl OCN 101876017B公开了一种纳米陶瓷颗粒增强泡沫铝基复合材料的制备方法，涉及泡沫铝基复合材料的制备方法，解决现有陶瓷颗粒增强泡沫铝基复合材料的制备方法中陶瓷颗粒为微米级，无法实现纳米陶瓷颗粒均匀分布，导致现有陶瓷颗粒增强泡沫铝基复合材料孔径大，压缩屈服强度低的问题。该发明的泡沫铝基复合材料由铝或铝合金粉、CaCO3和纳米陶瓷颗粒制成；方法是将原料粉体和硬脂酸球磨混粉，然后置于石墨模具中真空热压烧结得预制体，再正挤压变形得半成品，再加热发泡即得。该发明的泡沫铝基复合材料孔径小于1mm，压缩屈服强度为50-98MPa，是现有泡沫铝基复合材料的2-20倍；该发明实现了纳米级陶瓷颗粒在泡沫铝基复合材料中的均匀分布。上述两种方法获得的泡沫铝合金材料韧性较差。CN 100560761C公开了一种细晶泡沫铝合金的制备方法，是将铝基非晶粉末与造孔剂混合均匀，再压实致密化获得生坯，在氩气保护下在铝基非晶粉末的晶化温度进行等温退火晶化处理，同时实现金属粉末的烧结，冷却至室温，用水将造孔剂溶除，获得基体组织细化的高强韧泡沫铝合金。该发明通过非晶晶化的方法使泡沫铝合金的基体细化，利用细晶强化作用，在不降低泡沫铝合金韧性的同时，提高泡沫铝合金的强度。该方法以NaCl作为造孔剂，易板结并具有腐蚀性，影响产品力学性能
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种增强型泡沫铝合金，其同时具备良好的强度与韧性，而制备过程又不需要存在腐蚀风险的NaCl作为造孔剂。本发明的另一目的在于提供该增强型泡沫铝合金的制备方法。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案一种增强型泡沫招合金，包括以质量百分 比wt%表示的如下组分Zn2_6wt%, Mg
1.5-3. 5wt%, Mn O. 2-lwt%, Ti O. 1-0. 5wt%, V 0. 05-0. 2wt%, BiO. 01-0. lwt%,纳米颗粒
l-4wt%,余量 Al。所述Zn，含量过高不利于合金的铸造成型，含量过低则影响合金强度。在本发明所述的增强型泡沫铝合金中，所述Zn的质量百分比为2_6wt%，例如可以是 2-4. 5wt%,2. 8-5wt%,3-4wt%,3. 5-5. 6wt%,3. l-6wt%,2wt%,2. 21wt%,2. 4wt%,2. 5wt%,
2.75wt%,3wt%,3. 15wt%,3. 5wt%,3. 75wt%,4wt%,4. 38wt%,4. 5wt%,4. 6wt%,4. 9wt%,5wt%,
5.45wt%, 5. 5wt%, 5. 76wt%, 6wt% ;优选为 3-5wt% ;最优选为 3. 5-4. 5wt%。所述Mg与Zn是共同构成合金强化相MgZn2。在本发明所述的增强型泡沫铝合金中，所述Mg的质量百分比为I. 5-3. 5wt%，例如可以是 I. 5-2. 5wt%, I. 7-2. 9wt%, 2. 2-3wt%, 2. 9-3. lwt%, 2. 6-3. 5wt%, I. 5wt%, I. 64wt%,I. 7wt%, I. 85wt%, 2wt%, 2. 16wt%, 2. 4wt%, 2. 5wt%, 2. 69wt%, 2. 8wt%, 3wt%, 3. 29wt%, 3. 3wt%,
3.5wt% ;优选为 I. 8-3. 2wt% ;最优选为 2-3wt%。所述Mn进一步起强化效果,亦有抗腐蚀的作用。在本发明所述的增强型泡沫铝合金中，所述Mn的质量百分比为O. 2_lwt%，例如可以是 O. 2-0. 45wt%,O. 36-0. 74wt%,O. 4-0. 6wt%,O. 5-0. 93wt%,0. 7-lwt%,0. 2wt%,0. 25wt%,0. 3wt%,0. 34wt%,0. 35wt%,0. 4wt%,0. 43wt%,0. 45wt%,0. 5wt%,0. 52wt%,0. 57wt%,0. 6wt%,0. 63wt%,0. 65wt%,0. 7wt%,0. 74wt%,0. 77wt%,0. 8wt%,0. 85wt%,0. 9wt%,0. 92wt%,0. 98wt%,lwt% ;优选为 0. 4-0. 8wt% ;最优选为 0. 5-0. 6wt%。所述Ti可提供细小均匀的基体组织，这不仅可以提高强度，还可以保证铝合金进行均匀塑性变形，避免变形过程中的应力或应变集中，有利于铝合金韧性的提高；Ti还具有极其优异的耐高低温及耐酸碱腐蚀性能，不易生锈。在本发明所述的增强型泡沫铝合金中，所述Ti的质量百分比为O. 1-0. 5wt%，例如可以是 O. 1-0. 15wt%,0. 12-0. 27wt%,O. 35-0. 4wt%,O. 28-0. 45wt%,0. 33-0. 5wt%,0. lwt%,0. 13wt%,0. 15wt%,0. 19wt%,0. 2wt%,0. 22wt%,0. 25wt%,0. 26wt%,0. 3wt%,0. 35wt%,0. 4wt%,0. 41wt%,0. 45wt%, 0. 47wt%, 0. 5wt% ;优选为 0. 15-0. 4wt% ;最优选为 0. 2-0. 3wt%。所述V能够细化组织和晶粒，提高晶粒粗化温度，从而起到增加强度、韧性和耐磨性的作用。在本发明所述的增强型泡沫铝合金中，所述V的质量百分比为O. 05-0. 2wt%，例如可以是 O. 05-0. 15wt%,0. 06-0. lwt%,O. 07-0. 17wt%,0. 08-0. 14wt%,0. 11-0. 16wt%,0. 18-0. 2wt%,0. 05wt%,0. 06wt%,0. 07wt%,0. 08wt%,0. 09wt%,0. lwt%,0. Ilwt%,0. 12wt%,
0.13wt%,0. 14wt%,0. 15wt%,0. 16wt%,0. 17wt%,0. 18wt%,0. 19wt%,0. 2wt% ;优选为
0.08-0. 18wt% ;最优选为 0. 1-0. 15wt%0所述Bi能够显著改善合金的析出动力学，增大强化相的析出密度并使其均匀分布；同时，被吸附在再结晶晶界的Bi原子能降低界面的界面能，阻碍了晶界的移动，使得再结晶晶粒的长大使到抑制，即微量Bi的存在既细化了晶粒，又强化了晶界，使得强度提高。在本发明所述的增强型泡沫铝合金中，所述Bi的质量百分比为0.01-0. lwt%,例如可以是 O. 01-0. 05wt%,O. 02-0. 07wt%,O. 05-0. 08wt%,O. 04-0. 06wt%,0. 09-0. lwt%,0. 01wt%,0. 02wt%,0. 03wt%,0. 04wt%,0. 05wt%,0. 06wt%,0. 07wt%,0. 08wt%,0. 09wt%,
0.lwt% ;优选为 0. 02-0. 08wt% ;最优选为 0. 04-0. 06wt%。所述纳米颗粒可以增强致密性，利用细晶强化作用在不降低韧性的同时提高泡沫铝合金的强度，从而使耐磨性和耐腐蚀性提高；纳米颗粒的均匀分布还使得气泡的大小、形状均匀一致，进一步提高了性能。任意本领域技术人员已知及可以获得的颗粒直径在纳米级的颗粒均可应用于本发明所述的闭孔泡沫铝合金中，例如纳米二氧化硅颗粒、纳米金刚石颗粒、纳米三氧化二铝颗粒等中的任意一种或至少两种的混合物。在本发明所述的增强型泡沫铝合金中，所述纳米颗粒的重量百分比为l_4wt%，例 如可以是 1-2. 5wt%, I. 8-3wt%, 2-3. 5wt%, I. 7-3. 9wt%, 2. 2-4wt%, I. 0wt%, I. 15wt%, I. 5wt%,
1.9wt%,2wt%,2. 21wt%,2. 4wt%,2. 5wt%,2. 75wt%,3wt%,3. 34wt%,3. 5wt%,3. 75wt%,4wt%,
4.38wt%, 4. 5wt%, 4. 6wt%, 4. 9wt%, 5wt% ;优选为 I. 5-3. 5wt% ;最优选为 2_3wt%。综上所述，本发明优化后的技术方案为一种增强型泡沫招合金，包括以质量百分比wt%表示的如下组分Zn3_5wt%, Mg
I.8-3. 2wt%, Mn O. 4-0. 8wt%, Ti O. 15-0. 4wt%, V 0. 08-0. 18wt%, Bi 0. 02-0. 08wt%,纳米颗粒 I. 5-3. 5wt%，余量 Al。本发明最优化的技术方案为一种增强型泡沫铝合金，包括以质量百分比wt%表示的如下组分Zn3. 5-4. 5wt%,Mg 2-3wt%, Mn O. 5-0. 6wt%, Ti 0. 2-0. 3wt%, V 0. 1-0. 15wt%, BiO. 04-0. 06wt%，纳米颗粒
2-3wt%,余量 Al。本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以含有其他组分，这些其他组分赋予所述增强型泡沫铝合金以不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……制成”。不管本发明所述增强型泡沫铝合金包括何种成分，所述增强型泡沫铝合金的质量百分比之和为100%。优选地，本发明所述的增强型泡沫铝合金中基本上不含其他的杂质。此处术语“基本上不含”指的是不具有有意地添加到合金组成中的显著的该组分的量，例如< O. 005%的水平，更优选没有，可以理解在所期望的最终产品中可具有痕量附带元素和/或杂质。进一步地，本发明还提供所述增强型泡沫铝合金的制备方法，具体的步骤如下(I)将配方量的各原料球磨得混合粉体。优选地，所述球磨的时间为5_15h，例如可以是5_10h，6. 5_9h，8_12h，7_llh，
7.5-15h，5h，5. 7h，6h，6. 2h，6. 8h，7h，7. 3h，7. 6h，8h，8. lh，8. 5h，9h，9. 2h，9. 9h, IOh,
10.5h, llh, 11. 6h, 12h, 12. 2h, 12. 8h, 13h, 13. 4h, 13. 7h, 14h, 14. 3h, 14. 5h, 15h ;进一步优选为6-12h ;最优选为7-9h。优选地，所述球料质量比为5-20:1,例如可以是5-10:1,6. 5-12:1,8—15:1,7-18:1，14-20:1,5:1,5. 5:1，6:1，6. 4:1，6. 7 :1，7:1，7. 3 :1，7. 5 :1，7. 8:1，8 :1，8. 2 :1，
8.5:1，9:1，9. 7:1，10:1，10. 2:1，10. 8:1，11:1，11. 5:1，11. 6:1，12:1，12. 1:1，12. 5:1，13:1，13. 3:1，13. 6:1，14:1，14. 5:1，15:1，15. 2:1，15. 8:1，16:1，16. 4:1，16. 9:1，17:1，17. 5:1，18:1，18. 2:1，18. 7:1，19:1，19. 1:1，19. 6:1,20:1 ;进一步优选为 6-18:1 ;最优选为 10-15:1。优选地，所述球磨的转速为160_240rpm,例如可以是160_185rpm, 174_201rpm,190_220rpm,185_210rpm,215_240rpm,160rpm,161rpm,165rpm,170rpm,174rpm,179rpm,180rpm,182rpm,185rpm,190rpm,194rpm,197rppm,200rpm,202rpm,205rpm,209rpm,210rpm,21Irpm,215rpm,220rpm,226rpm,228rpm,230rpm,233rpm,235rpm,240rpm ;进一步优选为 180-220rpm ;最优选为 190_210rpm。优选地，所述混合粉体的粒度为50-250目，例如可以是50-150目，70-200目，95-165 目，100-220 目，180-250 目，50 目，60 目，65 目，70 目，78 目，80 目，84 目，90 目，92 目，97 目，100 目，103 目，110 目，114 目，120 目，125 目，130 目，137 目，140 目，146 目，150 目，152 目，159 目，160 目，168 目，170 目，173 目，180 目，185 目，190 目，196 目，200 目，210 目，214 目，220 目，226 目，230 目，231 目，237 目，240 目，245 目，250 目；进一步优选为 100-220目；最优选为150-180目。 (2)将混合粉体与空心玻璃珠共同加入到混料器中混合均匀。优选地，所述混合以转速60-200rpm进行，例如可以是60_180rpm，75_150rpm，90_120rpm,135_185rpm,165_200rpm,60rpm,63rpm,65rpm,70rpm,75rpm,80rpm,85rpm,88rpm,90rpm,95rpm,IOOrpm,104rpm,I12rpm,125rpm,130rpm,140rpm,146rpm,150rpm,155rpm,160rpm,166rpm,170rpm,174rpm,180rpm,185rpm,190rpm,193rpm,198rpm,200rpm ；进一步优选为80-180rpm ;最优选为100_150rpm。优选地，所述混合的时间为5-60min，例如可以是5_30min，15_40min，20_25min，22_50min,35_60min,5min,8. 5min,IOmin,13min,15min,20min,24min,27. lmin,30min,34min,35min,39min,40min,42.5min,45min,47min,50min,51. 6min,55min,56. 4min,60min ;进一步优选为15_45min ;最优选为20_40min。优选地，所述空心玻璃珠的外径为O. 5-4mm,例如可以是O. 5_2mm，O. 7_3mm，1-2. 5mm, I. 5-1. 8mm, 3. 5-4mm, 0. 5mm, 0. 6mm, 0. 7mm, 0. 8mm, 0. 9mm, 1 mm, I. 1 mm, I. 2mm,I. 36mm, I. 5mm, I. 7mm, I. 8mm, 2mm, 2. 2mm, 2. 4mm, 2. 7mm, 3mm, 3. 1mm, 3. 5mm, 3. 81mm, 4mm ；进一步优选为l-3mm ;最优选为I. 5-2. 5mm。优选地，所述空心玻璃珠的内径为O. l-2mm,例如可以是O. 1-0. 2mm,O. 5-lmm,
O.8-1. 5mm, I. 2-1. 8mm, 0. 7_2mm, 0. 1mm, 0. 2mm, 0. 3mm, 0. 4mm, 0. 5mm, 0. 6mm, 0. 7mm, 0. 8mm,
0.9mm, 1mm, I. 1mm, I. 2mm, I. 3mm, I. 4mm, I. 5mm, I. 6mm, I. 7mm, I. 8mm, I. 9mm, 2mm ;进一步优选为 O. 2-1. 6mm ;最优选为 O. 5-1. 5mm。优选地，所述混合粉体与空心玻璃珠的体积比为O. 2-5:1，例如可以是O. 2-2:1，
0.5-3:1，I. 5-4:1，I. 7-3. 5:1，2. 5-5:1，O. 2:1，O. 5:1，O. 7 :1，O. 8:1，I: I，I. 3:1，I. 5:1，
1.6:1，2:1，2. 5:1，3:1，3. 2:1，3. 5:1，3. 7:1，4:1，4. 3:1，4. 5:1，4. 8:1，5:1 ;进一步优选为1-4:1 ;最优选为2-3:1。(3)将混合好的混合粉体与空心玻璃珠共同装入模具中，边加热边搅拌使混合粉体熔化，保温静止。优选地，所述搅拌的速率为100-600rpm，例如可以是100_400rpm，150_550rpm，180_350rpm，250_500rpm，450_600rpm，IOOrpm,125rpm,150rpm,190rpm,200rpm,250rpm,275rpm,300rpm,305rpm,389rpm,400rpm,414rpm,450rpm,462rpm,470rpm,500rpm,530rpm,550rpm, 587rpm, 600rpm ;进一步优选为 200-500rpm ;最优选为 300-400rpm。优选地，所述搅拌的时间为30-300S，例如可以是30-100S，50-250S，120-160S，85-170S，150-300s，30s,40s,50s,60s,70s,80s,90s,100s,103s,116s,125s,137s,142s,150s,161s,170s,185s,190s,200s,205s,213s,228s,235s,247s,254s,260s,265s,272s,280s, 296s, 300s ;进一步优选为 50_250s ;最优选为 100_200s。优选地，所述保温的温度为600-800 V，例如可以是600-750 V，635-700 V，680-720 °C, 715-760 °C,650-800 °C,660 °C,670 °C,675 °C,680 °C,687 °C,690 °C,692 V，696 0C, 700 0C, 705 °C, 712 °C, 725 °C, 730 °C, 740 °C, 748 °C, 750 °C, 762 °C, 775 °C, 781 °C,793°C,8000C ;进一步优选为 650-750°C ;最优选为 660_700°C。
优选地，所述静置的时间为5-30min，例如可以是5_20min，10_25min，12_15min，22_29min,17_30min,5min,6min,8. 5min,9min,IOmin,11. 2min,13min,15min,16. 8min,19. 5min, 20min, 22min, 23. 4min, 25min, 27min, 28. 4min, 30min ;进一步优选为 10_25min ；最优选为15-20min。(4)加压烧结。优选地，所述加压的压力为20_80MPa，例如可以是20_50MPa，30_70MPa，45-55MPa,57_69MPa,35_80MPa,20MPa,21MPa,23. 8MPa,25MPa,28MPa,30MPa,32MPa,35MPa,36.9MPa,40MPa,41MPa,44. 6MPa,45MPa,49MPa,50MPa,52. 2MPa,55MPa,57. 4MPa,60MPa,63. 7MPa，65MPa，68MPa，70MPa，70. IMPa,72MPa,75MPa,79. 3MPa,80MPa ；进一步优选为30-60MPa ;最优选为 40_50MPa。优选地，所述烧结的温度为700-900 V，例如可以是700-770 V，750-800 V，760-850 0C,805-834 °C,843-900 °C, 700 °C, 707 °C, 711 °C, 725 °C, 732 °C, 746 °C, 750 °C,762 0C，775 0C，784 °C，797 °C，800 °C，804 °C,812 °C,820 °C，836 °C，845 °C，850 °C，862 °C，875°C,887°C,890°C,9000C ;进一步优选为 750_850°C ;最优选为 780_820°C。优选地，所述烧结的时间为O. 5-3h，例如可以是O. 5-2h，I. 5-2. 5h，O. 8-2. 6h，I. 1-2. 9h, I. 3-3h，0. 5h，0. 6h，0. 7h，0. 8h，0. 9h, lh, I. lh, I. 2h, I. 3h, I. 4h, 15h, 16h, 17h,18h, 19h，2h，21h，22h，23h，24h，25h，26h，27h，2. 8h，2. 9h，3h ;进一步优选为 1-2. 5h ;最优选为 I. 5-2h。(5)保持步骤(4)的压力一段时间，冷却至室温，退膜，即得增强型泡沫铝合金。优选地，所述保持压力的时间为O. 5_3h，例如可以是O. 5_lh，0. 8-2. 5h，I. l_2h，I. 5-1. 9h, I. 6-3h，0. 5h，0. 6h，0. 7h，0. 8h，0. 9h, lh, I. lh, I. 2h, I. 3h, I. 4h, I. 5h, I. 6h,
I.7h, I. 8h, I. 9h，2h，2. lh，2. 2h，2. 3h，2. 4h，2. 5h，2. 6h，2. 7h，2. 8h，2. 9h，3h ;进一步优选为1-2. 5h ;最优选为I. 5-2h。综上所述，本发明优化后的技术方案为一种增强型泡沫铝合金的制备方法，具体的步骤如下(I)以5-20:1的球料质量比、160-240rpm的转速，将配方量的各原料球磨5_15h，得粒度为50-250目的混合粉体；(2)将混合粉体与空心玻璃珠按照O. 2-5:1的体积比共同加入到混料器中，以60-200rpm的转速均匀混合5_60min，所述空心玻璃珠的外径为O. 5_4mm，所述空心玻璃珠的内径为O. I-2mm ；(3)将混合好的混合粉体与空心玻璃珠共同装入模具中，边加热边以100_600rpm的速率搅拌30-300S，使混合粉体熔化，600-800°C保温静止5_30min ；(4)加压至 20_80MPa，700-90(TC烧结 O. 5_3h ；(5)保持步骤(4)的压力O. 5_3h，冷却至室温，退膜，即得增强型泡沫铝合金。本发明进一步优化后的技术方案为 一种增强型泡沫铝合金的制备方法，具体的步骤如下(I)以6-18:1的球料质量比、180-220rpm的转速，将配方量的各原料球磨6_12h，得粒度为100-220目的混合粉体；(2)将混合粉体与空心玻璃珠按照1-4:1的体积比共同加入到混料器中，以80-180rpm的转速均匀混合15_45min，所述空心玻璃珠的外径为l_3mm，所述空心玻璃珠的内径为 O. 2-1. 6mm ；(3)将混合好的混合粉体与空心玻璃珠共同装入模具中，边加热边以200_500rpm的速率搅拌50-250S，使混合粉体熔化，650-750°C保温静止10_25min ；(4)加压至 30_60MPa，750_850°C烧结 1-2. 5h ；(5)保持步骤(4)的压力1-2. 5h，冷却至室温，退膜，即得增强型泡沫铝合金。本发明最优化的技术方案为一种增强型泡沫铝合金的制备方法，具体的步骤如下(I)以10-15:1的球料质量比、190-210rpm的转速，将配方量的各原料球磨7_9h，得粒度为150-180目的混合粉体；(2)将混合粉体与空心玻璃珠按照2-3:1的体积比共同加入到混料器中，以100-150rpm的转速均匀混合20_40min，所述空心玻璃珠的外径为I. 5-2. 5mm，所述空心玻璃珠的内径为O. 5-1. 5mm ；(3)将混合好的混合粉体与空心玻璃珠共同装入模具中，边加热边以300_400rpm的速率搅拌100-200S，使混合粉体熔化，660-700°C保温静止15_20min ；(4)加压至 40_50MPa，780_820°C烧结 I. 5_2h ；(5)保持步骤(4)的压力I. 5_2h，冷却至室温，退膜，即得增强型泡沫铝合金。本发明的增强型泡沫铝合金精心选择合金配方并设计工艺流程，在制备过程不需要存在腐蚀风险的NaCl作为造孔剂，而是通过空心玻璃珠实现造孔并使得孔的大小和密度较为均一可控，得到的增强型泡沫铝合金同时具备良好的强度与韧性，显著增强了泡沫铝合金材料的力学性能。下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但下述的各个实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的权利范围以权利要求书为准。
具体实施例方式为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下实施例I :
一种增强型泡沫招合金，包括以质量百分比wt%表示的如下组分Zn4. 5wt%, Mg2wt%, Mn O. 6wt%, Ti 0. 2wt%, V 0. 15wt%, Bi 0. 04wt%,纳米颗粒 3wt%,余量 Al。上述增强型泡沫铝合金是按照如下方法制备的(I)以10:1的球料质量比、210rpm的转速，将配方量的各原料球磨7h，得粒度为150-180目的混合粉体；(2)将混合粉体与空心玻璃珠按照3:1的体积比共同加入到混料器中，以150rpm的转速均匀混合20min，所述空心玻璃珠的外径为I. 5-2. 5mm，所述空心玻璃珠的内径为O. 5-1. 5mm ；(3)将混合好的混合粉体与空心玻璃珠共同装入模具中，边加热边以400rpm的速
率搅拌100S，使混合粉体熔化，700°C保温静止15min ；(4)加压至 40MPa，820°C烧结 I. 5h ；(5)保持步骤(4)的压力I. 5h，冷却至室温，退膜，即得增强型泡沫铝合金。本实施例的增强型泡沫铝合金的压缩屈服强度达lOlMPa。实施例2 上述增强型泡沫招合金,包括以质量百分比wt%表示的如下组分Zn3. 5wt%, Mg3wt%, Mn O. 5wt%, Ti 0. 3wt%, V 0. lwt%, Bi 0. 06wt%,纳米颗粒 2wt%,余量 Al。(I)以15:1的球料质量比、190rpm的转速，将配方量的各原料球磨9h，得粒度为150-180目的混合粉体；(2)将混合粉体与空心玻璃珠按照2:1的体积比共同加入到混料器中，以IOOrpm的转速均匀混合40min，所述空心玻璃珠的外径为I. 5-2. 5mm，所述空心玻璃珠的内径为
0.5-1. 5mm ；(3)将混合好的混合粉体与空心玻璃珠共同装入模具中，边加热边以300rpm的速率搅拌200s，使混合粉体熔化，660°C保温静止20min ；(4)加压至 50MPa，780°C烧结 2h ;(5)保持步骤(4)的压力2h，冷却至室温，退膜，即得增强型泡沫铝合金。本实施例的增强型泡沫铝合金的压缩屈服强度达99MPa。实施例3 一种增强型泡沫招合金,包括以质量百分比wt%表示的如下组分Zn 5wt%, Mg
1.8wt%, Mn O. 8wt%, Ti 0. 15wt%, V 0. 18wt%, Bi 0. 02wt%，纳米颗粒 3. 5wt%，余量 Al。上述增强型泡沫铝合金的制备方法，具体的步骤如下(I)以6:1的球料质量比、220rpm的转速，将配方量的各原料球磨6h，得粒度为100-220目的混合粉体；(2)将混合粉体与空心玻璃珠按照4:1的体积比共同加入到混料器中，以ISOrpm的转速均匀混合15min，所述空心玻璃珠的外径为l_3mm，所述空心玻璃珠的内径为O. 2-1. 6mm ；(3)将混合好的混合粉体与空心玻璃珠共同装入模具中，边加热边以500rpm的速率搅拌50s，使混合粉体熔化，750°C保温静止IOmin ；(4)加压至 30MPa，850°C烧结 Ih ；(5)保持步骤(4)的压力lh，冷却至室温，退膜，即得增强型泡沫铝合金。
本实施例的增强型泡沫铝合金的压缩屈服强度达93MPa。实施例4:一种增强型泡沫铝合金，包括以质量百分比被％表示的如下组分Zn 3wt%, Mg3. 2wt%, Mn O. 4wt%, Ti 0. 4wt%, V 0. 08wt%, Bi 0. 08wt%,纳米颗粒 I. 5wt%,余量 Al。上述增强型泡沫铝合金的制备方法，具体的步骤如下(I)以18:1的球料质量比、180rpm的转速，将配方量的各原料球磨12h，得粒度为100-220目的混合粉体；(2)将混合粉体与空心玻璃珠按照1:1的体积比共同加入到混料器中，以SOrpm的转速均匀混合45min，所述空心玻璃珠的外径为l_3mm，所述空心玻璃珠的内径为
0.2-1. 6mm ；·(3)将混合好的混合粉体与空心玻璃珠共同装入模具中，边加热边以200rpm的速率搅拌250s，使混合粉体熔化，650°C保温静止25min ；(4)加压至 60MPa，750°C烧结 2.5h ;(5)保持步骤(4)的压力2. 5h，冷却至室温，退膜，即得增强型泡沫铝合金。本实施例的增强型泡沫铝合金的压缩屈服强度达91MPa。实施例5:—种增强型泡沫招合金,包括以质量百分比wt%表示的如下组分Zn 6wt%, Mg
1.5wt%, Mn lwt%, Ti 0. lwt%, V 0. 2wt%, Bi 0. 01wt%,纳米颗粒 4wt%,余量 Al。上述增强型泡沫铝合金的制备方法，具体的步骤如下(I)以5:1的球料质量比、240rpm的转速，将配方量的各原料球磨5h，得粒度为50-250目的混合粉体；(2)将混合粉体与空心玻璃珠按照5:1的体积比共同加入到混料器中，以200rpm的转速均匀混合5min，所述空心玻璃珠的外径为O. 5-4_，所述空心玻璃珠的内径为O. l-2mm ；(3)将混合好的混合粉体与空心玻璃珠共同装入模具中，边加热边以600rpm的速率搅拌30s，使混合粉体熔化，800°C保温静止5min ；(4)加压至 20MPa，900°C烧结 O. 5h ;(5)保持步骤(4)的压力O. 5h，冷却至室温，退膜，即得增强型泡沫铝合金。本实施例的增强型泡沫铝合金的压缩屈服强度达85MPa。实施例6:一种增强型泡沫铝合金，包括以质量百分比被％表示的如下组分Zn 2wt%, Mg
3.5wt%, Mn O. 2wt%, Ti 0. 5wt%, V 0. 05wt%, Bi 0. lwt%,纳米颗粒 lwt%,余量 Al。上述增强型泡沫铝合金的制备方法，具体的步骤如下(I)以20:1的球料质量比、160rpm的转速，将配方量的各原料球磨15h，得粒度为50-250目的混合粉体；(2)将混合粉体与空心玻璃珠按照1:5的体积比共同加入到混料器中，以60rpm的转速均匀混合60min，所述空心玻璃珠的外径为O. 5_4mm，所述空心玻璃珠的内径为
O.l-2mm ；(3)将混合好的混合粉体与空心玻璃珠共同装入模具中，边加热边以IOOrpm的速率搅拌300s，使混合粉体熔化，600°C保温静止30min ；(4)加压至 80MPa，700°C烧结 3h ;(5)保持步骤(4)的压力3h，冷却至室温，退膜，即得增强型泡沫铝合金。本实施例的增强型泡沫铝合金的压缩屈服强度达84MPa。应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。申请人:声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属 于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种增强型泡沫铝合金，其特征在于，包括以质量百分比被％表示的如下组分Zn2-6wt%,Mg I. 5-3. 5wt%, Mn O.2-lwt%,Ti 0. 1-0. 5wt%,VO. 05-0. 2wt%,Bi 0.01-0. lwt%,纳米颗粒l_4wt%,余量Al。
2.根据权利要求I所述的增强型泡沫铝合金，其特征在于，所述泡沫铝合金包括以质量百分比 wt% 表不的如下组分Zn 3-5wt%, Mg I. 8-3. 2wt%, MnO. 4-0. 8wt%, Ti0. 15-0. 4wt%, V 0. 08-0. 18wt%, Bi 0. 02-0. 08wt%,纳米颗粒 I. 5-3. 5wt%,余量 Al。
3.根据权利要求I或2所述的增强型泡沫铝合金，其特征在于，所述泡沫铝合金包括以质量百分比wt%表不的如下组分Zn 3. 5-4. 5wt%, Mg 2-3wt%, Mn O. 5-0. 6wt%, Ti0.2-0. 3wt%, V 0. 1-0. 15wt%, Bi 0. 04-0. 06wt%，纳米颗粒 2_3wt%，余量 Al。
4.根据权利要求1-3之一所述的增强型泡沫铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)将配方量的各原料球磨得混合粉体； (2)将混合粉体与空心玻璃珠共同加入到混料器中混合均匀； (3)将混合好的混合粉体与空心玻璃珠共同装入模具中，边加热边搅拌使混合粉体熔化，保温静止； (4)加压烧结； (5)保持步骤(4)的压力一段时间，冷却至室温，退膜，即得增强型泡沫铝合金。
5.根据权利要求4所述的增强型泡沫铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)中， 所述球磨的时间为5-15h,优选为6-12h,最优选为7_9h ； 优选地，所述球料质量比为5-20:1，进一步优选为6-18:1，最优选为10-15:1 ； 优选地，所述球磨的转速为160-240rpm，进一步优选为180_220rpm，最优选为190-210rpm ； 优选地，所述混合粉体的粒度为50-250目，进一步优选为100-220目，最优选为150-180 目。
6.根据权利要求4或5所述的增强型泡沫铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中， 所述混合以转速60-200rpm进行，优选为80_180rpm，最优选为100_150rpm ； 优选地，所述混合的时间为5-60min，进一步优选为15_45min，最优选为20_40min ； 优选地，所述空心玻璃珠的外径为O. 5-4mm,进一步优选为最优选为1.5-2. 5mm ； 优选地，所述空心玻璃珠的内径为O. l-2mm，进一步优选为O. 2-1. 6mm，最优选为O.5-1. 5mm ； 优选地，所述混合粉体与空心玻璃珠的体积比为O. 2-5:1，进一步优选为1-4:1，最优选为2-3:1。
7.根据权利要求4-6之一所述的增强型泡沫铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中， 所述搅拌的速率为100-600rpm，优选为200_500rpm，最优选为300_400rpm ； 优选地，所述搅拌的时间为30-300s，进一步优选为50-250s，最优选为100_200s ；优选地，所述保温的温度为600-800 °C，进一步优选为650-750 °C，最优选为660-700 0C ； 优选地，所述静置的时间为5-30min，进一步优选为10_25min，最优选为15_20min。
8.根据权利要求4-7之一所述的增强型泡沫铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中， 所述加压的压力为20-80MPa，优选为30_60MPa，最优选为40_50MPa ； 优选地，所述烧结的温度为700-900 °C，进一步优选为750-850 °C，最优选为780-820 0C ； 优选地，所述烧结的时间为O. 5-3h，进一步优选为1-2. 5h，最优选为I. 5-2h。
9.根据权利要求4-8之一所述的增强型泡沫铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述保持压力的时间为O. 5-3h，优选为1-2. 5h，最优选为I. 5-2h。
10.根据权利要求4-9之一所述的增强型泡沫铝合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (1)以10-15:1的球料质量比、190-210rpm的转速，将配方量的各原料球磨7_9h，得粒度为150-180目的混合粉体； (2)将混合粉体与空心玻璃珠按照2-3:1的体积比共同加入到混料器中，以100-150rpm的转速均匀混合20_40min，所述空心玻璃珠的外径为I. 5-2. 5mm，所述空心玻璃珠的内径为O. 5-1. 5mm ； (3)将混合好的混合粉体与空心玻璃珠共同装入模具中，边加热边以300-400rpm的速率搅拌100-200S，使混合粉体熔化，660-700°C保温静止15_20min ； (4)加压至40-50MPa，780-820°C烧结 I. 5_2h ； (5)保持步骤(4)的压力I.5-2h，冷却至室温，退膜，即得增强型泡沫铝合金。
全文摘要
本发明涉及泡沫铝合金，具体地公开了一种增强型泡沫铝合金，其包括以质量百分比wt%表示的如下组分Zn2-6wt%，Mg1.5-3.5wt%，Mn0.2-1wt%，Ti0.1-0.5wt%，V0.05-0.2wt%，Bi0.01-0.1wt%，纳米颗粒1-4wt%，余量Al。所述增强型泡沫铝合金通过球磨混合、加热熔化、加压烧结、保压冷却等工艺步骤制得，在制备过程不需要NaCl作为造孔剂，而是通过空心玻璃珠实现造孔，本发明的增强型泡沫铝合金同时具备良好的强度与韧性，力学性能显著提高。
文档编号C22C21/00GK102776418SQ20121025812
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月24日 优先权日2012年7月24日
发明者叶伟炳 申请人:东莞市闻誉实业有限公司