[实用新型]一种制备泡沫铝使用的液气混合器

说明书

本实用新型属于泡沫铝制造领域，涉及一种制备泡沫铝使用的液气混合器，其包括从上到下依次安装的过滤部件、分流器、打散结构与出口网；出口网侧边设置有若干个进气口。本实用新型熔融铝液流经液气混合器后在伯努利效应的作用下，熔融液体会自然与空气混合形成液两相混合流体，即泡沫铝熔体，通过控制流速及丝网的数量及目数可以调节液气混合比例及气相胞体的大小。通过液器混合器制备泡沫铝不需要使用增粘剂，发泡剂，成本较低；液气两相均匀，在压力和液相充足的情况下可以连续生产，且起泡尺寸均匀，产品尺寸不受限制，生产效率高。

技术领域

本实用新型属于泡沫铝制造领域，涉及一种制备泡沫铝使用的液气混合器。

背景技术

多孔泡沫金属材料是一种发泡材料，其体积孔隙率可以达到90％，具有质量轻，相对密度小；强度高、隔热、电磁屏蔽等功能，在航天科技等方面具有较好的应用前景，多孔泡沫金属按基体材料现在已经发展出铝、铝合金、镁、钛等多种泡沫金属，泡沫铝，泡沫铝是其中发展最为成熟的一种泡沫金属材料。

目前泡沫铝主要有通孔式和闭孔式两种结构，通孔泡沫铝是指其内部孔隙相互连通的泡沫铝，孔径尺寸为0.5-1.0mm，孔隙率70-90％，通孔率55-65％。闭孔泡沫铝是指其内部空隙闭合，不相互连通的泡沫铝，其孔隙率可达60～90％。

自提出泡沫铝这一概念到现在，泡沫铝的生产方法及工艺已经发展了约七十年，方法有熔体发泡法、吹泡法、粉末冶金制备法、铸造法、电沉积法等。目前应用于工业生产的主要是熔体发泡法和吹气法两种。

熔体发泡法以化学过程控制为主，在纯铝或铝合金熔融状态下，加入增粘剂(金属钙或金属镁等)提高熔体粘度，并快速搅拌均匀，降温后加入发泡剂粉末(TiH2)并高速搅拌5min～20min，然后将混合均匀的铝熔体倒入特定的模具中进行发泡，发泡温度为580℃～680℃，发泡剂受热分解产生大量气体在熔体中形成气泡，适当保温后冷却制成闭孔泡沫铝材料。该方法制备的闭孔泡沫铝孔径较小，孔隙率较低，泡沫孔壁脆性大，其关键技术是熔体粘度控制、发泡剂选择和泡沫均匀性等。目前，铝熔体粘度控制的方法主要有，在熔体中注入空气或水蒸气等强化性气体；加入合金元素；加入耐高温微小颗粒或纤维。除此之外，研究者也在探索更多更有效的增粘方法。熔体发泡法生产过程存在以下缺点：生产成本高，需要增粘剂，发泡剂等价格较高的添加剂。生产效率较低，需要较高的人力投入。发泡剂TiH2的分解温度同泡沫铝发泡温度不匹配，发泡不均匀，成品率较低。

吹气法又称熔体吹泡法。首先，将铝或者铝合金加热到熔融状态，并添加Ca、Al2O3、SiC等增粘剂使其均匀分布于熔体中，増粘剤一方面能增加熔体粘度，另一方面是在熔体表面形成表面活性剂，防止泡沫在后期凝固过程中发生破裂。然后利用特制螺旋桨喷嘴在熔体底部注入气体(如空气、二氧化碳或惰性气体等)并搅拌。使气泡细化并均匀分散在熔体中。最后通过皮带传送装置将半凝固状态的泡沫体拉出并冷却，使大量气体保留在熔体中形成气孔制得泡沫铝板。吹气法关键是熔体中具有合适的粘度、足够宽的发泡温度区间，使泡沫具有足够的稳定性，以保证泡沫在随后的收集和成型过程中不破碎。该方法制备闭孔泡沫铝工艺简单，而且还适用于铁、锌、镁、铜等泡沫金属、成品孔隙率能够达到80％～98％，孔径一般在3mm～20mm，具有较小的屈服压缩应力，适合做防撞冲击材料。吹气法生产过程存在以下缺点：吹气过程中难以控制气泡的分散性，导致生成的泡沫铝材料密度不均匀，严重影响材料的质量。在生产小孔径泡沫铝过程中气泡吹出速度缓慢，难以工业化生产，起泡上浮至顶端过程中容易发生聚并现象，降低胞孔的均匀性。此外该方法生产的泡沫铝还存在力学性能不高，加工方式有限等问题。

吹气法及熔体发泡法两种技术日渐成熟，但仍然存在许多不可避免的缺陷。

吹气法气泡吹出速度缓慢，需要经过严格控制，要控制气泡的上升速度，避免气泡上升过快而破裂。吹气过程中难以控制气泡的分散性，导致生成的泡沫铝材料密度不均匀，严重影响材料的质量。在生产小孔径泡沫铝过程中气泡吹出速度缓慢，难以工业化生产，起泡上浮至顶端过程中容易发生聚并现象，降低胞孔的均匀性。此外该方法生产的泡沫铝还存在力学性能不高，加工方式有限等问题。