CN100418672C - 一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法，本发明涉及一种铝基多孔复合材料的制备方法。它是为了解决现有的闭孔铝基多孔复合材料的制备方法存在复合材料制备过程中需要施加外部压力、需要添加助渗剂以及制备方法复杂、成本高的问题。一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法通过以下步骤实现：(一)空心体颗粒装填；(二)放置铝合金；(三)加热；(四)保温；(五)脱模，得到含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料。本发明中含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法在制备过程中不需要施加任何外部压力、不需要添加任何助渗剂，制备工艺简单，本发明以空心的玻璃珠或粉煤灰在水中的漂浮物体为填充体，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝基多孔复合材料的制备方法。
背景技术
多孔金属是一种由金属基体和气孔组成的新型复合材料，它独特的多孔特殊结构使其具有许多优异的性能，不仅具有可焊接、可导电、可延展等一般的金属属性，而且在撞击吸能、阻尼减震、消声降噪、电磁屏蔽、隔热、换热等方面显示出自身特色，兼有结构材料和功能材料的特点。多孔金属从结构上分为通孔和封闭孔两种，闭孔结构可由中空填料法或通过液态发泡法制备，液态发泡法是常用的闭孔多孔金属的制备方法，主要包括直接引入气体和发泡剂分解产生气体两种方法。对于闭孔铝基多孔复合材料的主要制备方法如搅拌铸造法、真空加压浸渗法和挤压铸造法存在复合材料制备过程中需要施加外部压力、需要添加助渗剂以及制备方法复杂、成本高的问题。
发明内容
本发明是为了解决现有的闭孔铝基多孔复合材料的制备方法，存在复合材料制备过程中需要施加外部压力、需要添加助渗剂以及制备方法复杂、成本高的问题。一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法通过以下步骤实现：(一)空心体颗粒装填：将8～12g平均直径为0.05～2mm、内腔直径为0.01～1.5mm的粉煤灰在水中的漂浮物或空心玻璃珠装入模具型腔内并压实；(二)放置铝合金：将20～30g铝合金放置在模具型腔内空心体颗粒的上方；(三)加热：将装有铝合金和空心体颗粒的模具放入高温炉中并通入纯度为99.99％的氮气，然后将高温炉加热到800～1200℃；(四)保温：在800～1200℃保持温度1～6h；(五)脱模：模具随保温炉冷却至室温，然后脱模并取出铸锭，得到含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料，微孔体积含量为40～60％。本发明制备的含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料是将复合材料的强化机理与发泡金属的多孔特性集于一体的多功能复合材料，将铝合金自发浸渗入空心球颗粒预制件中复合而成，制成具有内部空洞和硬壳壁的复合材料，壳壁由蜂窝状无机非金属材料构成，可从工业燃煤废渣中获得。这种材料具有了特殊的多元结构，具备了颗粒增强复合材料和泡沫铝共同的特征，而且空心球体尺寸、形状、体积分数参量灵活，多孔结构的可设计性很强。本发明中含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法在制备过程中不需要施加任何外部压力，不需要添加任何助渗剂，本发明中的含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法操作工艺简单，本发明以空心的玻璃珠或粉煤灰在水中的漂浮物体为填充体，成本低廉。
附图说明
图1是具体实施方式十一制备的含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的光学组织图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式中一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法通过以下步骤实现：(一)空心体颗粒装填：将8～12g平均直径为0.05～2mm、内腔直径为0.01～1.5mm的粉煤灰在水中的漂浮物或空心玻璃珠装入模具型腔内并压实；(二)放置铝合金：将20～30g铝合金放置在模具型腔内空心体颗粒的上方；(三)加热：将装有铝合金和空心体颗粒的模具放入高温炉中并通入纯度为99.99％的氮气，然后将高温炉加热到800～1200℃；(四)保温：在800～1200℃保持温度1～6h；(五)脱模：模具随保温炉冷却至室温，然后脱模并取出铸锭，得到含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料。
本实施方式制备的含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料中微孔体积含量为40～60％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于：步骤(一)中将9～11g平均直径为0.1～1.2mm、内腔直径为0.05～1mm的粉煤灰在水中的漂浮物或空心玻璃珠装入模具型腔内并压实。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于：步骤(一)中将10g平均直径为1mm、内腔直径为0.8mm的粉煤灰在水中的漂浮物或空心玻璃珠装入模具型腔内并压实。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于：步骤(二)中铝合金的化学成分按照重量百分比为10～20wt.％的Si，5～10wt.％的Mg，69.9～84.5wt.％的Al及余量的杂质。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于：步骤(二)中将22～28g铝合金放置在模具型腔内空心体颗粒的上方。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于：步骤(二)中将25g铝合金放置在模具型腔内空心体颗粒的上方。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于：步骤(三)中将高温炉加热到900～1100℃。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于：步骤(三)中将高温炉加热到1000℃。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于：步骤(四)中在900～1100℃保持温度3～5小时。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于：步骤(四)中在1000℃保持温度1.2小时。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式十一：本实施方式中一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法通过以下步骤实现：(一)空心体颗粒装填：将10g平均直径为0.1mm、内腔直径为0.05mm的粉煤灰在水中的漂浮物或空心玻璃珠装入模具型腔内并压实；(二)放置铝合金：将20g铝合金放置在模具型腔内空心体颗粒的上方；(三)加热：将装有铝合金和空心体颗粒的模具放入高温炉中并通入纯度为99.99％的氮气，然后将高温炉加热到1000℃；(四)保温：在1000℃保持温度2h；(五)脱模：模具随保温炉冷却至室温，然后脱模并取出铸锭，得到含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料。本实施方式中铝合金的化学成分按照重量百分比为18wt.％的Si，6wt.％的Mg，75wt.％的Al及余量的杂质。
本实施方式制备的含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料中微孔体积含量为45％。本实施方式制备的含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的光学组织图如图1所示：制备的复合材料组织均匀、内部含有封闭型微孔。
具体实施方式十二：本实施方式中一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法通过以下步骤实现：(一)空心体颗粒装填：将12g平均直径为1mm、内腔直径为0.8mm的粉煤灰在水中的漂浮物或空心玻璃珠装入模具型腔内并压实；(二)放置铝合金：将20g铝合金放置在模具型腔内空心体颗粒的上方；(三)加热：将装有铝合金和空心体颗粒的模具放入高温炉中并通入纯度为99.99％的氮气，然后将高温炉加热到800℃；(四)保温：在800℃保持温度4h；(五)脱模：模具随保温炉冷却至室温，然后脱模并取出铸锭，得到含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料。本实施方式中铝合金的化学成分按照重量百分比为12wt.％的Si，10wt.％的Mg，77wt.％的Al及余量的杂质。
本实施方式制备的含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料中微孔体积含量为55％。
具体实施方式十三：本实施方式中一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法通过以下步骤实现：(一)空心体颗粒装填：将12g平均直径为2mm、内腔直径为1.5mm的粉煤灰在水中的漂浮物或空心玻璃珠装入模具型腔内并压实；(二)放置铝合金：将20g铝合金放置在模具型腔内空心体颗粒的上方；(三)加热：将装有铝合金和空心体颗粒的模具放入高温炉中并通入纯度为99.99％的氮气，然后将高温炉加热到1100℃；(四)保温：在1100℃保持温度1h；(五)脱模：模具随保温炉冷却至室温，然后脱模并取出铸锭，得到含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料。本实施方式中铝合金的化学成分按照重量百分比为20wt.％的Si，5wt.％的Mg，74wt.％的Al及余量的杂质。
本实施方式制备的含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料中微孔体积含量为60％。
具体实施方式十四：本实施方式中一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法通过以下步骤实现：(一)空心体颗粒装填：将8g平均直径为0.05mm、内腔直径为0.01mm的粉煤灰在水中的漂浮物或空心玻璃珠装入模具型腔内并压实；(二)放置铝合金：将25g铝合金放置在模具型腔内空心体颗粒的上方；(三)加热：将装有铝合金和空心体颗粒的模具放入高温炉中并通入纯度为99.99％的氮气，然后将高温炉加热到1200℃；(四)保温：在1200℃保持温度6h；(五)脱模：模具随保温炉冷却至室温，然后脱模并取出铸锭，得到含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料。本实施方式中铝合金的化学成分按照重量百分比为10wt.％的Si，8wt.％的Mg，81wt.％的Al及余量的杂质。
本实施方式制备的含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料中微孔体积含量为40％。
Claims (10)
1. 一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法，其特征在于含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法通过以下步骤实现：(一)空心体颗粒装填：将8～12g平均直径为0.05～2mm、内腔直径为0.01～1.5mm的粉煤灰水中的漂浮物或空心玻璃珠装入模具型腔内并压实；(二)放置铝合金：将20～30g铝合金放置在模具型腔内空心体颗粒的上方；(三)加热：将装有铝合金和空心体颗粒的模具放入高温炉中并通入纯度为99.99％的氮气，然后将高温炉加热到800～1200℃；(四)保温：在800～1200℃保持温度1～6h；(五)脱模：模具随保温炉冷却至室温，然后脱模并取出铸锭，得到含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料，微孔体积含量为40～60％。
2. 根据权利要求1所述的一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法，其特征在于步骤(一)中将9～11g平均直径为0.1～1.2mm、内腔直径为0.05～1mm的粉煤灰在水中的漂浮物或空心玻璃珠装入模具型腔内并压实。
3. 根据权利要求1所述的一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法，其特征在于步骤(一)中将10g平均直径为1mm、内腔直径为0.8mm的粉煤灰在水中的漂浮物或空心玻璃珠装入模具型腔内并压实。
4. 根据权利要求1所述的一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法，其特征在于步骤(二)中铝合金的化学成分按照重量百分比为10～20wt.％的Si，5～10wt.％的Mg，69.9～84.5wt.％的Al及余量的杂质。
5. 根据权利要求1所述的一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法，其特征在于步骤(二)中将22～28g铝合金放置在模具型腔内空心体颗粒的上方。
6. 根据权利要求1所述的一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法，其特征在于步骤(二)中将25g铝合金放置在模具型腔内空心体颗粒的上方。
7. 根据权利要求1所述的一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法，其特征在于步骤(三)中将高温炉加热到900～1100℃。
8. 根据权利要求1所述的一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法，其特征在于步骤(三)中将高温炉加热到1000℃。
9. 根据权利要求1所述的一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法，其特征在于步骤(四)中在900～1100℃保持温度3～5小时。
10. 根据权利要求1所述的一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法，其特征在于步骤(四)中在1000℃保持温度1.2小时。
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Granted publication date: 20080917 |
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