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1、第37卷第6期有色金属加工Vol137No162008年12月NONFERROUSMETALSPROCESSINGDecember2008泡沫铝的制备技术张斌,左孝青,张帆(昆明理工大学材料与冶金工程学院,云南昆明650093)摘要:泡沫铝是一种多功能、多用途新型材料。本文概述了泡沫铝制备方法的研究进展,并根据制备过程中铝的状态简述了泡沫铝的主要制备方法。最后提出了目前须改进的主要问题,以推动泡沫铝的进一步研究和应用。关键词:泡沫铝;制备方法;性能中图分类号:TF125.2文献标识码:A文章编号:1671-6795(2008)06-0022-05孔洞,在传统材料中通常被认为
2、是一种结构缺其中日本的研究进展速度最快,不仅将泡沫铝投入了陷。这是因为孔洞往往是裂纹形成和扩展的中心,对生产并进入了实际应用阶段。国内自80年代中期开材料的物理化学性能及力学性能产生不利影响。但始进行泡沫金属材料的研究,经过近20年的探索和是,当材料中的孔洞数量增加到一定程度并且有规律研究,东南大学、东北大学、中国科学院、北京科技大排列时,就会因为这些孔洞的存在而具有一些特殊的学、昆明理工大学等多家机构都先后做过许多研究。性能,这就是所谓的泡沫或多孔材料。其中典型的代在泡沫金属制备方面,国内对发泡法和渗流法研究得表就是泡沫铝,它是金属铝基体中分散着无数气泡的较多且基本赶上国
3、外发达国家水平,只是对连续生产类似泡沫状的超轻金属材料,一般孔隙率为40%～方法的研究还属空白,仍然有待开发,从而扩大泡沫[1]98%。因其独特的结构,具有许多优异的性能。泡金属的实际应用。沫铝不仅具有多孔材料所具有的轻质特性,还具有金属所具有的优良的力学性能和热、电等物理性能,如2泡沫铝的制备方法渗透、阻尼、能量吸收、电磁屏蔽、保温、耐火阻燃、吸[1-2]音隔音、比表面积大等多种特殊功能,因此,在建泡沫铝的制备方法有很多,根据制备过程中铝的筑、交通运输、机械、电子、通讯和军工等行业具有广状态分为固态金属烧结法、液态金属凝固法、沉积法泛应用前景。三大类。下面分别论述各种方法
4、的原理及优缺点。2.1液态金属凝固法1国内外研究现状这种方法是通过液态铝产生泡沫结构,可以通过铝液直接发泡,也可以用泡沫材料或紧密堆积的造孔早在1948年美国人Sonik就提出了用汞在铝中[3]剂铸造来得到多孔材料。气化发泡制备泡沫铝的方法,随后Elliot于1951年成2.1.1熔体直接发泡法功地制备出泡沫铝。20世纪60年代美国Ethyl公司在铝液中直接产生气泡从而得到泡沫铝。由于成为研制泡沫铝的科研中心基地。1991年,日本九州气泡在浮力作用下会上升到液体表面,因此要加入一工业金属研究所开发出泡沫铝工业化生产工艺。定量的增粘剂以阻止气泡的逸出。此方法生产泡沫1999年
5、,第一届世界泡沫金属学会议在德国不来梅顺铝工序简单、易掌握、成本低,且适宜于制造大型板利召开,重点是关于泡沫铝的制造和应用。随后,世材、块材。当前直接发泡法主要有两种:直接向铝液界泡沫金属学术会议每隔两年召开一次,泡沫金属已中注入气体;在铝液中加热发泡剂来生成气体。发展成为一门重要的学科和技术领域。目前,在泡沫[4,5]2.1.1.1熔体吹气发泡法铝研究方面加拿大、美国和日本处于世界领先地位,此方法的原理是直接将气体吹入铝液中,并使其滞留其中形成气泡,然后冷却制得泡沫金属。这种发收稿日期:2008210216泡方法的影响因素主要有以下几个:第6期有色金属加工23①温度和增粘
6、颗粒的影响。加入的颗粒在铝液温度。金属液的浇注温度对充型长度有较大影响,粒中既起增大铝液粘度作用,同时也在气体和金属的界子小则温度适当提高,过高的温度会导致组织不均匀面上形成表面活性剂,保证气体稳定滞留铝液中且凝甚至泄漏。固时不会使泡沫坍塌。不同温度下发泡所需的临界渗流铸造法又分为上压渗流铸造法和负压渗流增粘颗粒体积分数不同,随着发泡温度升高,泡沫铝铸造法。上压法较负压法具有工艺操作简单、预热速发泡高度减小;度快、生产率和成品率高、安全系数大、设备投资小等[1]②气体的影响。主要通过流量、压强、成分等因优点。渗流铸造法的优点是孔洞尺寸及分布可控,素影响气泡的形成及稳定;通孔
7、率高、比表面积大、成本低。其缺点是由于液态③基体材料的影响。随着合金中硅含量的增加,金属的表面张力较高,不能完全润湿颗粒,从而不能泡沫铝的平均孔径逐渐减小,孔径减小的幅度也随着完全填充颗粒之间的空隙。硅含量的增加而下降。此方法的难点在于如何使颗2.1.3熔模铸造法粒被铝液润湿并均匀分布在液体中。熔模铸造法是将成型的高分子泡沫材料浸入到熔体吹气发泡法具有工艺原理简单、成本较低、液态耐火材料中,使耐火材料充满其空隙,在耐火材所得试样孔隙率高的优点,重要的是可以连续生产,料硬化以后加热使泡沫材料气化分解,形成一个具有可获
