[发明专利]泡沫金属铝及其合金的制备方法

说明书

本发明涉及泡沫金属铝及其合金的制备。

泡沫金属是一种在金属基体中包含大量气泡的轻质多孔金属基复合材料，它把连续相金属的特性，如强度高，耐高温等与分散相(或连续相)空气的特性，如阻尼性，消声减震性等有机地结合在一起，形成了一种功能与结构并举的新型材料。泡沫金属在消声减震，催化载体，电磁屏蔽，吸能缓冲等领域有着广阔的应用前景。

制造泡沫金属的诸多方法中，熔体发泡法因具有工艺简单，便于制作异形和大型构件而最具实用价值。熔体发泡法的制备工艺是：将待发泡金属或合金熔化并在适当温度保温，加入增粘剂N₂、Ar、O₂、MnO₂或Ca等，搅拌增粘，再加入发泡剂HfH₂、TiH₂或ZrH₂等，搅拌均匀，发泡，冷却后即得到泡沫金属。

泡沫金属的结构性与功能性在很大程度上取决于孔洞结构的均匀性，因此获得孔洞结构均匀的泡沫金属是近年来人们研究的热点。而要使孔洞结构均匀，必须使气泡均匀，也就是说必须使发泡剂在熔体中分布均匀。目前人们主要采用两种技术方案：

第一种是：增粘加高速搅拌，该方法要求严格控制熔体粘度，因为粘度过低，气体的逸出增加，同时使气泡部分聚集而形成大小不一的孔；而粘度过高，则发泡剂在熔体中难以均匀分散，加之，因搅拌速度很高(6000～10000转/分)，故对搅拌装置有很高的要求，特别是搅拌器叶片，要有很高的耐磨、耐蚀和耐热性。

第二种是：采用特殊的铸型，即将坩埚内的熔体先与发泡剂搅拌均匀，然后浇注到另一个带有密封盖的铸型中发泡，利用气泡膨胀使各气泡内压力均衡，最后形成大小均匀的孔洞。该方法操作起来复杂，对熔体粘度控制也严格，粘度过低，气体易逸出，而粘度过高，则难以浇注。

上述两种方法中所用的发泡剂都是TiH₂等金属氢化物，这类氢化物在500℃以上即开始分解放氢，而且放氢速度很快，为了减少氢的散失，常规做法是提高熔体粘度或缩短搅拌时间，而在短时间内搅拌均匀不易做到，因此，使发泡剂均匀化很困难。总之，到目前为止，要制备出孔洞结构均匀的泡沫金属铝，仍是一个急待解决的课题。

本发明目的是提供一种简单易行，能够实现孔径大小可控，孔径均匀的泡沫金属铝及其合金的制备方法。

本发明方法的特点是，先制备出发泡剂，然后再用熔体发泡法制备出泡沫金属铝及其合金。

下面详细叙述本发明方法。

本发明方法是首先用Al₂O₃细粉，粒度2～5微米，与TiH₂粉，粒度20～40微米研磨混合，Al₂O₃细粉与TiH₂粉之比为(0.5～2.5)∶(0.5～2.0)，混合时，TiH₂颗粒表面被Al₂O₃包覆，制备成发泡剂待用。

再用工业纯铝(Al)或铸造铝合金于690～710℃熔化，降温至660～675℃，加入制备好的发泡剂，以500～1500转/分的速度搅拌25～40秒，在650～680℃保温100～300秒，从炉中取出后冷却，即可获得孔径分布均匀的泡沫金属铝及其合金。

本发明的优点是：

1.减少了TiH₂粉末的表面张力，使团聚化倾向明显减弱；

2.使得TiH₂释氢明显滞后，释氢峰温由655℃增至705℃，氢扩散系数(550℃)由7.2×10^-13m²/s降至2.1×10^-13m²/s，这样便可以在较低的粘度下加入发泡剂，从而易于实现发泡剂均匀化；

3.Al₂O₃还具有增粘作用，可以使增粘与发泡均匀化同步或滞后进行，可以有效地防止气体的外逸；

4.可以通过调整发泡剂均匀化的搅拌时间来调整熔体的粘度，以达到控制孔径的大小，以便获得孔径可控，分布均匀的泡沫金属铝及其合金。

实施例：