泡沫鋁及其制備方法

1、泡沫鋁是同時(shí)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(méi)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510倍；（4）良好的隔聲性能（閉孔）和吸聲性能（通孔）: 聲波頻率在8004000HZ之間時(shí)，閉孔泡沫鋁的隔聲系數(shù)達(dá)0. 9以上; 聲波頻率在1254000HZ之間時(shí)，通孔泡沫鋁的吸聲系數(shù)可達(dá)0. 8； （5）優(yōu)良的電磁屏蔽性能：電磁波頻率在2. 618GHz之間時(shí)，泡沫鋁 的電磁屏蔽量可達(dá)6090dB； （6）導(dǎo)熱系數(shù)低，閉

2、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、比表而積等孔結(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) 己成為新材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。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(jìn)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(diǎn)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(guò)程 的另一種方法是燒結(jié)脫溶法。首先將鋁或鋁

3、合金粉末和可去除填充顆 ?；旌暇鶆?，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(jī)物，則燒結(jié)過(guò)程中顆粒會(huì) 分解氣化；若填充顆粒為NaCl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(guò)程在液相進(jìn)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、A1203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?dú)狻⒍栊?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(guò)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(guò)程中氣泡逸出 或結(jié)合長(zhǎng)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(diǎn)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、A1203 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