[发明专利]一种高性能通孔泡沫铝材料及其制备工艺

说明书

本发明涉及一种高性能通孔泡沫铝材料的制备工艺，主要包括先将制备过渡性填充球体置入浇注模具中，进行振动作业、预热处理后移入负压装置，启动负压阀门使模腔形成负压，浇注已经熔融的铝合金熔液，在负压和热平衡的作用下铝合金熔液均匀渗透填满到球体与球体之间的缝隙；再冷却后，拆除模具，切割分片或造型加工，采用超声波、高压水、高压气、烘干清洗生产线清理去除过渡性填充球体，得到的铝合金基体中分布了三维贯通的球状孔腔，基体中既独立且均匀分布了规则的球状孔腔、且球状孔腔与球状孔腔之间有贯通的孔洞连接。基体比表面积大，在阻尼、吸能、隔音降噪、隔热、电磁屏蔽、抗冲击力、通透性等方面物理、力学、机械性能更佳。

技术领域

本发明属于金属新材料、结构性金属材料，尤其涉及一种高性能通孔泡沫铝材料及其制备工艺。

背景技术

泡沫铝材料是一种轻质新型金属材料，其发明起源于上世纪80年代。至今，欧美发达国家以及我国的少数科研机构及企业已研制出多种生产制造工艺方法，但已形成一定规模生产的产品处于基本性能的运用，如用于吸音降噪的声屏障等。

目前泡沫铝材料基本上分为两种类型，一种是孔腔独立存在于铝或铝合金基体中的闭孔型泡沫铝，目前我国泡沫铝材料均为该类型；另一种是铝或铝合金基体中的孔腔相互连续或部分贯通，称为通孔泡沫铝或开孔泡沫铝，目前我国该技术工艺产品力学性能较差，且仍停留在研发阶段。

闭孔泡沫铝材料铝或铝合金基体中孔腔各自独立，其制备工艺大多采用熔体发泡法，如氢化物发泡法：铝或铝合金熔融-加入增粘剂(金属钙或碳化硅等) -搅拌均匀-加入发泡剂(金属氢化物)-发泡-浇注-冷却-泡沫铝块-切割-泡沫铝毛板-泡沫铝板后续深加工。此方法制备的泡沫铝材料孔腔各自独立、孔腔大小、孔壁不均匀、不规则，虽然具有一定的吸声性能，但其抗冲击、抗暴、抗震、阻尼、吸能性能较差，对液、气的通透、过滤性为零，无法用于化工过滤、排气消声方面，多应用于声屏障等隔音场所的较低端运用。

通孔泡沫铝材料铝或铝合金基体中孔腔三维贯通，通气通液，比表面积大，具有较好的隔音降噪、电磁屏蔽性能，其制备工艺大多采用渗流铸造，如(1) 熔模铸造法：三维贯通的海绵状泡沫塑料母体制备-灌注高熔点材料(石膏、莫来石、碳酸钙、酚醛树脂等混合物)-干燥硬化预制成型-高温去除泡沫塑料(蒸发)-三维通孔模型-熔融铝液或铝合金液-浇注-冷却凝固-切割-去除高熔点材料- 通孔泡沫铝毛板-泡沫铝板后续深加工。该方法对基体材料的形状具有良好继承性，孔径均匀且三维贯通，因此其隔音降噪、电磁屏蔽性能较好，但其吸能、抗冲击性相对不理想，且工艺流程较长、加工成本较高、产量较低等缺点。(2)微渗流铸造法：以工业盐为过渡性填充料-预热-熔融铝液或铝合金液-浇注-冷却凝固-切割-去除工业盐填充料-通孔泡沫铝毛板-泡沫铝板后续深加工。该方法最大的缺点是工业盐不仅对基体具有较大的腐蚀性，且盐本身含水份大、预热时间长、预热过程易产生结块及盐粉状物，使产品通孔率低、硬度差、加工性能差、材料质量及使用寿命差等，且不符合环保要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能环保、工艺流程短、生产成本低、投资回报率高、阻尼及力学性能更佳的高性能通孔泡沫铝材料，以解决现有制备工艺的缺陷和不足。相对于闭孔泡沫铝及熔模铸造法、粉末法等工艺所制备的通孔泡沫铝，本发明所采用的制备工艺具有产品性能更加优越、应用范围广、生产流程短、能耗低、生产成本低、节能环保等优点。

为解决上述问题，本发明提供了一种高性能通孔泡沫铝材料及其制备工艺、以及过渡性填充球体的制备方法。