專利名稱：一種空隙率可嚴格控制的小孔徑泡沫鋁的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，尤其涉及制備一種孔徑微米量級、高空隙率、空隙分布均勻的通孔泡沫鋁的制備方法。
背景技術(shù)：
泡沫鋁是采用金屬基體和氣孔組成的新型材料，以利用金屬材料中孔隙(縮孔、 疏松、氣孔等)缺陷數(shù)量達到一定比率，孔徑達到一定尺寸(孔隙率為40%-98%，孔徑 0. 5mm-6mm)后，可犧牲強度等力學性能以獲得熱、聲、能量吸收、輕質(zhì)等優(yōu)越性能的特點，成為一種新型結(jié)構(gòu)功能材料。在環(huán)境保護領(lǐng)域，國防科技領(lǐng)域，一般工業(yè)領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景。但傳統(tǒng)的制備方法如滲流法，精密鑄造法等方法工藝過程復雜，成本較高，孔隙率較難控制，孔徑分布均勻性難以控制，這限制了泡沫鋁材料的推廣應(yīng)用。為解決以上問題，本發(fā)明提供一種工藝過程簡單、成本低廉、高空隙率、孔徑分布均勻的小孔徑通孔泡沫鋁的制備方法。該方法利用粉末冶金技術(shù)，采用可溶顆粒(氯化鈉顆粒)作為填充劑，工藝過程易于控制，產(chǎn)品孔徑達到微米量級，孔徑分布均勻，密度可嚴格控制，顯著提高了產(chǎn)品質(zhì)量，明顯降低了廢品率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用商業(yè)純度的鋁粉末和氯化鈉顆粒作為基底材料。將鋁粉末和氯化鈉顆粒按預定比例混合，在一定壓力下壓實，燒結(jié)，采用熱水浴去除氯化鈉顆粒后，就獲得我們所需要的小孔徑泡沫鋁樣品。具體操作步驟如下(1)選取商業(yè)純度的鋁粉和工業(yè)用氯化鈉顆粒，鋁粉粒徑無嚴格要求，氯化鈉通過分樣篩獲得微米量級顆粒?？筛鶕?jù)小孔徑泡沫鋁中對孔徑的大小要求選擇相應(yīng)尺寸的氯化鈉顆粒。(2)按照小孔徑泡沫鋁的空隙率和所制備產(chǎn)品體積的要求，根據(jù)如下公式計算出所需要的鋁粉和氯化鈉顆粒的質(zhì)量，并用電子天平稱出。Inlg= VX (I-P) X2. 70m_= VXPX 2. 17其中，V和P分別為預制備的小孔徑泡沫鋁的體積和空隙率，2. 7g/cm3和2. 17g/ cm3分別是鋁的密度和氯化鈉的密度。C3)選擇合適的添加劑。本發(fā)明添加劑選取為有機溶劑，如乙醇、丙醇或丙酮等，其作用在于便于粉末和顆粒之間充分粘結(jié)，防止分層，使用添加劑的量為鋁粉和氯化鈉顆粒總重量的-3%。(4)將稱出的鋁粉和氯化鈉顆粒以及添加劑機械混合，產(chǎn)品體積較小時可手工混合，直到混合均勻。(5)將混合后的粉末裝入模具中，利用液壓機在230_450MPa的壓力下單向?qū)⒒旌衔飰褐瞥深A制塊(生坯)，根據(jù)不同形狀要求選擇模具。(6)燒結(jié)。把預制塊放入加熱爐內(nèi)，在660°C -800°C保溫燒結(jié)15-20小時，自然冷
卻至室溫。(7)除氯化鈉顆粒。將燒結(jié)好的坯料在75°C _95°C水浴中加熱8_15小時，以溶解壓塊中的氯化鈉顆粒，得到小孔徑泡沫鋁。(8)加工處理。根據(jù)不同應(yīng)用要求，對制得的泡沫鋁加工處理，滿足工業(yè)生產(chǎn)和科學技術(shù)研究的需要。本發(fā)明制備的小孔徑泡沫鋁空隙率在55% — 75%之間，為三維相互連通的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔徑在100-400um之間，孔徑分布均勻。本發(fā)明所述方法與傳統(tǒng)方法具有多種優(yōu)點，經(jīng)過實驗表明。本發(fā)明所述的方法與發(fā)泡法相比，可以嚴格泡沫鋁中的孔徑的大小。與滲流法相比，可以控制空隙率的大小。與精密鑄造法相比，可以節(jié)約成本40% -70%，可以節(jié)省時間30% -50%。


圖1為制備過程工藝生產(chǎn)流程圖。圖2為產(chǎn)品形貌特征照片，其中(a)平均孔徑112微米；(b)平均孔徑175微米； (c)平均孔徑325微米。
具體實施例方式實施例1 選用純度為99%、粒徑為30微米的商業(yè)鋁粉，平均粒徑為175微米的工業(yè)用氯化鈉，根據(jù)制備產(chǎn)品的體積要求，稱取特定質(zhì)量的鋁粉和氯化鈉顆粒，加入少量乙醇，將三者機械混合直至均勻，在260MPa的壓力下將混合粉末單向壓制成預制塊，然后將預制塊放入爐內(nèi)在663°C保溫燒結(jié)22小時。將燒結(jié)好的壓塊放入95°C熱水浴中加熱10小時，制得小孔徑泡沫鋁。經(jīng)檢測分析，制備的產(chǎn)品空隙率為73.2%，孔徑約為175微米，孔徑分布均勻，為三維相互連通的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。實施例2 選用純度為99%、粒徑為30微米的商業(yè)鋁粉，平均粒徑為325微米的工業(yè)用氯化鈉，根據(jù)制備產(chǎn)品的體積要求，稱取特定質(zhì)量的鋁粉和氯化鈉顆粒，加入少量丙酮，將三者機械混合直至均勻，在250MPa的壓力下把混合粉末單向壓制成預制塊，然后將預制塊放入爐內(nèi)在660°C保溫燒結(jié)20小時。將燒結(jié)好的壓塊放入95°C熱水浴中加熱10小時，制得小孔徑泡沫鋁。經(jīng)檢測分析，制備的產(chǎn)品空隙率為64. 8%，孔徑約為325微米，孔徑分布均勻，為三維相互連通的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容和所掌握的本領(lǐng)域技術(shù)對本發(fā)明內(nèi)容作出替換或變型，但是這些替換或變型都不應(yīng)視為脫離本發(fā)明構(gòu)思的，這些替換或變型均在本發(fā)明要求保護的權(quán)利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征包括如下步驟按照小孔徑泡沫鋁的空隙率和所制備產(chǎn)品體積的要求，選取適量鋁粉和氯化鈉顆粒，與添加劑混合均勻；將混合后的粉末裝入模具中，利用液壓機在230-450MPa的壓力下單向壓制成預制塊(生坯)，將預制塊放入加熱爐內(nèi)，在660°C _800°C的溫度下燒結(jié)15-20小時，自然冷卻至室溫；將燒結(jié)好的坯料在75°C _95°C水浴中加熱8-15小時，以除去氯化鈉顆粒，隨后對制得的泡沫鋁加工處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征在于所使用的鋁粉為商業(yè)純度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征在于所使用的氯化鈉顆粒是工業(yè)用級別。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征在于選擇的添加劑為乙醇、丙醇或丙酮等無機溶劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征在于使用添加劑的量為鋁粉和氯化鈉顆?？傊亓康腳3%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征在于孔徑的大小可以根據(jù)選取的氯化鈉基底材料尺寸在100-400um之間進行嚴格的控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征在于空隙率可以根據(jù)選取的鋁粉和氯化鈉基底材料的體積比，在55% -75%之間進行嚴格的控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，尤其涉及粉末冶金制備一種孔徑微米量級、高空隙率、空隙分布均勻的通孔泡沫鋁的制備方法。所述方法是選取商業(yè)純度的鋁粉和工業(yè)用氯化鈉顆粒作為基底，稱量適量的基底材料混合添加劑乙醇等有機溶劑機械混合均勻。將混合后的粉末裝入模具中，利用液壓機在230-450MPa的壓力下單向壓制成預制塊(生坯)，把預制塊放入爐內(nèi)在660℃-800℃保溫燒結(jié)15-20小時，自然冷卻至室溫，將燒結(jié)好的坯料在75℃-95℃水浴中加熱8-15小時得到小孔徑泡沫鋁。
文檔編號C22C1/08GK102304638SQ20111026077
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者劉先松, 楊玉杰, 高尚 申請人:安徽大學