[发明专利]一种Fe‑Al复合结构泡沫铝板制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合结构泡沫铝板材生产技术领域，具体为一种Fe-Al复合结构泡沫铝板制备方法。

背景技术

泡沫铝是一种新型的轻型金属材料，由于其兼具优异的力学性能、声学性能、热学性能等的同时，还能兼顾板材的韧度和强度的要求，因而在各个领域被广泛关注。在泡沫铝研制的基础上，泡沫铝的复合结构在一些行业也被有效运用，例如在汽车保险杠材料研制领域受到极大的重视。目前泡沫铝复合结构制备方法有：传统的物理胶粘法、扩散结合法、焊接法等，也有新型的自蔓延结合法，但是这些方法存在各种各样的缺陷：

1、物理胶粘法，它是最早的泡沫铝复合结构的制备方法，具体采用胶将泡沫芯和板材粘接，但是在高温下胶粘法存在不稳定性，泡沫芯和板材接触面在泡沫芯发泡过程中容易脱离，所以限制了其使用范围。

2、扩散结合法，存在诸多制备方法困难，如泡沫铝与板材的接触面需要清理干净，而泡沫铝的便面的孔洞多不易清理，另外对于板材的塑性要求高，因而存在很大的局限性。

3、激光焊接法，连接区域仅仅局限于孔棱与板材的接触的区域，是属于一种点连接，板材与泡沫芯之间连接强度小，其次生产的周期长，不适合大规模的生产。

4、自蔓延高温合成法，以自蔓延方式实现粉末间的反应，与制备材料的传统工艺，工序减少，流程缩短，工艺简单，一经引燃启动过程后就不需要对其进一步提供任何能量，由于燃烧波通过试样时产生的高温，可将易挥发杂质排除，使产品纯度高，同时燃烧过程中有较大的热梯度和较快的冷凝速度，有可能形成复杂相，易于从一些原料直接转变为另一种产品，所以自蔓延压胚的制备在生产中起到至关重要的作用，但是目前对自蔓延压胚的制备仍没有统一的生产方法，自蔓延过程难以控制。

所以，如何高效地生产具有复合结构的泡沫铝板材，成为当下亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于开发一种Fe-Al复合结构泡沫铝板制备方法，解决传统的结合方法导致的接触面清理问题、高温下不能工作问题以及无法大规模生产问题的同时，解决自蔓延压胚的制备及泡沫铝芯发泡的过程，将钢板与泡沫铝芯良好地结合在一起，形成Fe-Al复合结构泡沫铝板。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案为：

一种Fe-Al复合结构泡沫铝板制备方法，其特征是制备方法按照如下步骤依次进行：

1）、预制体的制备：

①、预制体原料的混合：

将纯铝粉与硅粉按质量9:1比例混合，按铝硅混合粉末总重量的0.6~0.8%加入发泡剂ZrH₂，将纯铝粉、硅粉与发泡剂混合后置于球磨机混合2~3h；

②、预制体冷压：

将混合均匀的原料粉末在室温状态下液压机加压300±10MPa，保压10~15min，原料粉末压实，压实的粉末经磨削后制成预制体；

③、预制体热压：

将冷压后的预制体置于500±20℃氛围中，并采用液压机加压300±10MPa，保温保压1~2h，最终获得的预制体留待干燥工序使用；

2）、钢片的制备

去除钢片单面的表面氧化皮，将钢片用500目砂纸单面打磨光滑，单面打磨处理后的钢片留待干燥工序使用；

3）、自蔓延压胚的制备

①、自蔓延压胚原料的混合：

将Ti粉和B₄C粉末按物质的量之比为3:1混合，按Ti和B₄C混合粉末总重量的15~20%加入Fe粉，将原料放入球磨机中，设置转速为120~150r/min，混合时间为4~6h，将自蔓延压胚原料混合均匀；

②、自蔓延压胚的制备：

将混合均匀的粉末放入液压机中，压强为300±10MPa，保压20~25min，粉末压实后即为自蔓延压胚，留待干燥工序使用；

4）、干燥

将之前1）~3）步制得的自蔓延压胚、预制体以及钢片分别放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为200~250℃；

5）、Fe-Al复合结构泡沫铝板发泡

①、摆放：

将前步干燥后的预制体、钢片，自蔓延压胚，由上至下依次按照钢片-自蔓延压胚-预制体-自蔓延压胚-钢片的顺序摆放，其中钢片打磨过的一面与自蔓延压胚相接触；

②、热压：

将放置好的钢片、预制体和自蔓延压胚一同放入300~350℃的保温炉中保温，在保温的同时对上下钢片施加240±5MPa的压强，保温保压45~50min；

③、发泡：