[发明专利]一种小孔径泡沫铝材料的粉末冶金制备方法

说明书

本发明提供了一种小孔径泡沫铝材料的粉末冶金制备方法，属于泡沫铝的制备领域。本发明技术方案首先称取一定质量的铝粉和4种不同的无机盐造孔剂，然后在机械混料机上混合均匀，放入模具中，在液压机上进行压制成型，得到预制胚体，再根据造孔剂的不同，选择不同的方法使造孔剂分解，在氩气保护氛围中烧结，最终得到具有一定孔隙率的泡沫铝材料。本发明给出了几种可行的制备小孔径泡沫铝的造孔剂，工艺方法简单，可以获得孔隙率为40%~80%、孔径≤500µm﹑且分布均匀的泡沫铝材料。

技术领域

本发明属于泡沫铝材料的制备技术领域，特别是涉及一种小孔径泡沫铝材料的粉末冶金制备方法。

背景技术

泡沫铝作为泡沫金属的一种，具有泡沫金属特有的一些性质，比如它具有很强的能量吸收性、抗冲击性、高比强度、电磁屏蔽、吸声性能、高阻尼性、低热 (电) 导率、比表面积大、质量轻等优点，被广泛应用在航空航天、汽车、船舶、建筑、装潢、环保、医药等领域。

在泡沫铝的研究现状中，泡沫铝的制备方法主要有液相法（金属液发泡剂法、气体吹入法、渗流铸造法等），电沉积法和固相法（添加球料法、粉末冶金法等）。液相法制备泡沫铝，所需要的能量高、成本高、时间长，并且生产的泡沫铝孔径大小及分布不均匀；电沉积法制备的泡沫铝，虽然孔径大小及分布比较均匀，但是其工艺参数复杂，难以控制，还会引起环境的污染；固相法工艺比较简单，成本也相对较低，制备出的泡沫铝孔径分布比较均匀，但是孔径大小主要都是毫米级的。相关研究表明，孔径大小及分布会对泡沫铝的性能产生重要影响。在孔隙率一定的情况下，泡沫铝的孔径尺寸越小，其力学性能和吸声、阻尼等功能性性能越好。因此，在不考虑添加外来相提升泡沫铝性能的情况下，研究孔径分布均匀、并且具有小孔径的泡沫铝材料的制备方法尤为重要。

发明内容

本发明为了能够用粉末冶金的方法制备出小孔径、分布均匀的泡沫铝材料，通过选取无机盐颗粒作为造孔剂，制备具有小孔径、分布均匀的泡沫铝材料,孔隙率在40%~80%左右、孔径为微米级。该制备方法工艺简单、成本低廉，通过调整铝粉与造孔剂的质量配比，可得获得不同孔隙率的泡沫铝材料。

本发明制备小孔径泡沫铝材料的步骤包括：

步骤1：称取一定质量的铝粉和氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵和氯化钠4种无机盐颗粒造孔剂中的一种，放入装有一定质量的刚玉球的混料装置中，在机械混料机上混合，使铝粉与造孔剂混合均匀；

步骤2：将步骤1中所混合均匀的粉料放入模具中，在液压机上以一定压力压制成型，得到预制胚；

步骤3：根据造孔剂种类的不同，对于氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵造孔剂的预制胚，采用先去除造孔剂，然后在氩气保护氛围下进行烧结，最终得到具有一定孔隙率的小孔径泡沫铝材料；对于氯化钠造孔剂的预制胚，采用先在氩气保护氛围下进行烧结，然后去除造孔剂，最终得到具有一定孔隙率的小孔径泡沫铝材料。

进一步的，所述步骤1中使用的铝粉粒径在400~800目之间。

进一步的，所述步骤1中无机盐颗粒造孔剂的质量分数为30%~70%，混料装置中球料比为2:1~6:1，混料时间为5~10h。

进一步的，所述步骤2预制胚的成型压力范围为250MPa～500MPa。

进一步的，所述步骤3中，以氯化铵、硫酸铵为造孔剂的预制胚采用水溶解法使造孔剂溶解去除；以碳酸氢铵为造孔剂的预制胚采用低温分解法使造孔剂分解完全，其中分解温度范围为40℃～70℃；以氯化钠为造孔剂的预制胚先高温烧结后，再使用水溶解法通过溶解去掉造孔剂。

进一步的，所述步骤3涉及的烧结温度为600℃～660℃，烧结时间为2~5h。

进一步的，所述步骤1中刚玉球的直径为3~8mm。

本发明提供的小孔径泡沫铝材料的制备方法的优点表现如下：