[发明专利]一种高强度泡沫铝的熔炼方法

说明书

本发明属于泡沫铝生产技术领域，具体涉及一种高强度泡沫铝的熔炼方法，包括在铝液熔炼过程中加入稀土元素混合物的步骤；所述的稀土元素混合物包括以下重量份的稀土元素：钆5～30份、镱2～20份、镝3～25份、钕5～20份、钐2～10份、铒0.5～5份、钇0.1～3份、钪2～11份、铥5～15份；本发明中，通过在铝熔炼的过程中加入稀土元素混合物，明显的降低了铝合金中杂质的含量，加强了合金化的程度，泡沫铝材料中的胞壁组织更为致密；同时，利用稀土元素混合物对于铸态组织具有的变质作用，有效的控制了过剩元素的固溶度；通过稀土元素的增强效应，提高铝液发泡后形成的胞孔孔壁的强度，从而制备得到高强度的泡沫铝材料。

技术领域

本发明属于泡沫铝生产技术领域，具体涉及一种高强度泡沫铝的熔炼方法。

背景技术

泡沫铝是一类内部存在有大量气泡、且气泡分布在连续金属相中形成孔隙结构的复合材料。它将连续相铝的金属特点和分散相气孔的孔隙特性有机地结合在一体，使得其具有了密度轻、能量吸收性能良好、独特的声学与热学性能以及优异电磁屏蔽等特点，也使得其在建筑、轨道交通、机械制造与航空航天等领域有着巨大的应用潜力。目前大规模工业化生产制备闭孔泡沫铝的方法是熔体发泡法。熔体发泡法具有工艺简单等优点，其制备闭孔泡沫铝工艺的大致流程为：将铝锭熔化后将铝熔体倾倒到一个增粘坩埚，在搅拌的情况下往铝熔体中加入金属钙类增粘剂，当熔体降温到合适粘度后，边搅拌边加入发泡剂，随即将含发泡剂熔体倒入发泡模具、并将发泡模具推入发泡炉，发泡完成后冷却即得到泡沫铝。

泡沫铝材料的力学性能取决于其孔隙率、孔径、孔结构形状，即取决于能承受外力的有效截面积及孔隙周围产生的应力集中效应，而且与基体金属密切相关；泡沫铝材料的弹性模量、剪切模量、弹性极限等均随其孔隙率的增大而呈指数函数下降，一般情况下，泡沫铝的强度大约为致密铝的1％左右，这使得泡沫铝在需要提供强度性能的应用领域受到了限制，在许多应用过程中，泡沫铝所吸收的能量迅速的转化为泡孔变形，坍塌、破裂，胞壁摩擦等形式做功，导致泡沫铝材料的可靠性降低。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种高强度泡沫铝的熔炼方法，使得制备得到的泡沫铝的抗拉强度显著的提高。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种高强度泡沫铝的熔炼方法，包括在铝液熔炼过程中加入稀土元素混合物的步骤；所述的稀土元素混合物包括以下重量份的稀土元素：钆5～30份、镱2～20份、镝3～25份、钕5～20份、钐2～10份、铒0.5～5份、钇0.1～3份、钪2～11份、铥5～15份。

优选的，所述稀土元素混合物占铝液重量的0.2～0.8％。

优选的，所述的稀土元素混合物包括以下重量份的稀土元素：钆8～25份、镱5～15份、镝7～20份、钕8～15份、钐5～8份、铒1～3份、钇0.8～2.3份、钪4～9份、铥7～11份。

优选的，所述的稀土元素混合物包括以下重量份的稀土元素：钆12～20份、镱8～12份、镝10～15份、钕10～12份、钐6～8份、铒1.5～2.3份、钇1.2～2.0份、钪5.5～8份、铥9～10.5份。

优选的，所述的稀土元素混合物包括以下重量份的稀土元素：钆15份、镱10份、镝13份、钕11份、钐7份、铒1.9份、钇1.7份、钪6.8份、铥9.6份。

优选的，所述的熔炼方法包括以下步骤：

(1)原料准备：

铝：选择纯度大于等于99.9％的铝锭；

合金中间体：铁、硅、锰、镁、镓和锡分别选择铝铁中间合金，铝硅中间合金，铝锰中间合金，铝镁中间合金，金属镓和铝锡中间合金的形式；