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泡沫鋁及其制備方法
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-08-04
泡沫鋁是同時兼有金屬和氣泡特征的新型輕質(zhì)功能-結(jié)構(gòu)一體化材料，其特殊的結(jié)構(gòu)決定了它具有許多致密金屬所沒有的特殊性能。
? ? ? ?泡沫鋁是同時兼有金屬和氣泡特征的新型輕質(zhì)功能-結(jié)構(gòu)一體化材料，其特殊的結(jié)構(gòu)決定了它具有許多致密金屬所沒有的特殊性能，如(1)輕質(zhì)：密度僅為金屬鋁的10%～40%；(2)高比剛度：其抗彎比剛度為鋼的1.5倍；(3)高阻尼減震性能及沖擊能量吸收率：阻尼性能為金屬鋁的5～10倍；(4)良好的隔聲性能（閉孔）和吸聲性能（通孔）：聲波頻率在800～4000HZ之間時，閉孔泡沫鋁的隔聲系數(shù)達0.9以上；聲波頻率在125～4000HZ之間時，通孔泡沫鋁的吸聲系數(shù)可達0.8；(5)優(yōu)良的電磁屏蔽性能：電磁波頻率在2.6～18GHz之間時，泡沫鋁的電磁屏蔽量可達60～90dB；(6)導(dǎo)熱系數(shù)低，閉孔泡沫鋁導(dǎo)熱系數(shù)相當(dāng)于大理石；而通孔泡沫鋁則具有良好的散熱性。泡沫鋁性能的優(yōu)劣主要取決于其孔隙率、孔徑、通孔率、孔類型、比表面積等孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，而其孔結(jié)構(gòu)參數(shù)主要取決于制備工藝。因此泡沫鋁的制備技術(shù)已成為新材料領(lǐng)域的研究熱點。
一、粉末冶金發(fā)泡法。
粉末冶金發(fā)泡法是將鋁或鋁合金粉末與發(fā)泡劑(一般為TiH2)?按一定比例配制并混合均勻，在適當(dāng)?shù)膲毫ο聣撼芍旅艿念A(yù)制胚體，然后將壓好的預(yù)制體進一步加工成半成品，再將此半成品放入所需零件形狀的鋼模內(nèi)，加熱到接近預(yù)制體熔點的溫度，使發(fā)泡劑分解釋放出氣體形成氣泡，制得閉孔泡沫鋁。類似于粉末冶金法的燒結(jié)工藝過程的另一種方法是燒結(jié)脫溶法。首先將鋁或鋁合金粉末和可去除填充顆粒混合均勻，再把混合物壓制成致密的半成品，然后在一定溫度燒結(jié)。若填充顆粒為尿素、碳酸氫氨等可分解有機物，則燒結(jié)過程中顆粒會分解氣化；若填充顆粒為NaC1等可溶性鹽，則在燒結(jié)后用溶劑將其溶去得到通孔泡沫鋁。
二、熔體發(fā)泡法。
熔體發(fā)泡法發(fā)泡過程在液相進行，主要有直接吹氣法、發(fā)泡劑發(fā)泡法等。直接吹氣發(fā)泡法是:?首先向金屬熔融液中加入SiC、Al2O3等，并均勻分散以提高熔體粘度，然后向熔體底部吹入氣體(如氮氣、惰性氣體等)，在金屬液中形成大量氣孔后冷卻凝固。發(fā)泡劑發(fā)泡法是：在鋁熔融體中加入發(fā)泡劑攪拌均勻，加熱使發(fā)泡劑分解產(chǎn)生氣體，氣體膨脹而發(fā)泡，冷卻后得泡沫金屬。所用發(fā)泡劑通常為TiH2或ZrH2等金屬氫化物。通過高速攪拌使發(fā)泡劑顆粒迅速均勻分散于鋁熔融體中、使用增粘劑（如金屬鈣）增大熔體的粘度以防止發(fā)泡過程中氣泡逸出或結(jié)合長大，可以使孔結(jié)構(gòu)得到改善。
三、二次發(fā)泡法。
二次發(fā)泡法是一種綜合了粉末冶金發(fā)泡法及熔體發(fā)泡法優(yōu)點的泡沫鋁制備方法，其技術(shù)工藝路線是在鋁熔體中加入增粘劑(?Ca、Al2O3等)?攪拌均勻，在合適的溫度和粘度條件下加入發(fā)泡劑(?預(yù)處理好的TiH2)，分散均勻，在TiH2未分解前將熔體鑄入模具中快速冷卻凝固，即得到發(fā)泡先驅(qū)體。當(dāng)發(fā)泡先驅(qū)體受熱達到一定溫度時，先驅(qū)體中TiH2開始分解并發(fā)泡，最終制得泡沫鋁。
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