CN101104894A - 孔结构调制通孔多孔铝及铝合金和其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，包括以下步骤：第一步，采用可溶性氯化物或碳酸盐作为填料粒子，按照粒径大小分成数组；并依据粒径大小的顺序装入模具中，在500℃～660℃下保温30min～60min；第二步，将铝合金加热至融化，保持铝合金熔体温度为700℃～820℃，再将模具放置到负压装置的吸盘底座上，负压装置的压力为－2KPa～－40KPa，并将铝合金熔体浇铸到模具中；第三步，待铝合金熔体凝固后，取出填料粒子与铝合金的复合体，除去填料粒子，得到孔结构调制通孔多孔铝及铝合金。

Description

孔结构调制通孔多孔铝及铝合金和其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料加工领域，特别涉及一种多孔铝及铝合金和其制备方法。
背景技术
具有连通孔结构的多孔铝合金实现了结构材料轻质及声、热、阻尼、吸能等多功能兼容。迄今为止，以未经调制多孔铝合金的制备和性能为研究重点，而孔径按轴向梯度分布或层状周期分布的多孔铝合金未见报道。
多孔铝合金由于其较大的比表面积和良好的流通性能而具有优良的声学性能，包括吸声和消声性能。现有理论表明，孔结构影响其吸声效果，孔径在10-1数量级的时候具有较好的高频声吸收能力，而随孔径增大，对应的吸收峰向低频移动。依据声学的阻抗匹配理论，具有孔结构渐变的多孔铝合金可在宽频范围获得更好的声学性能。
发明内容
本发明提供了一种结构可控的具有优良声学性能的孔结构调制通孔多孔铝及铝合金和其制备方法。
本发明提供了一种孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，包括以下步骤：
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸盐作为填料粒子，按照粒径大小分成数组；并依据粒径大小的顺序装入模具中，在500℃～660℃下保温30min～60min；
第二步，将铝合金加热至融化，保持铝合金熔体温度为700℃～820℃，再将模具放置到负压装置的吸盘底座上，负压装置的压力为-2kPa～-40kPa，并将铝合金熔体浇铸到模具中；
第三步，待铝合金凝固后，取出填料粒子与铝合金的复合体，除去填料粒子，得到孔结构调制通孔多孔铝及铝合金。
所述孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，其中填料粒子可以按粒径大小的轴向梯度分布顺序装入模具中。
所述孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，其中填料粒子也可以按粒径大小的轴向层状周期分布顺序装入模具中。
所述孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，其中填料粒子形状为多角形或球形。
所述方法制得的孔结构调制通孔多孔铝及铝合金，其孔径范围为0.1mm～4mm，孔径大小呈轴向梯度分布或层状周期分布，孔隙率为50％～76％。
采用本发明所述的孔结构调制通孔多孔铝及铝合金制备方法获得的铝合金具有以下优点：
1.本发明采用数组粒径大小不同的填料粒子，通过控制填料粒子的堆积次序，形成粒径大小按轴向梯度分布或层状周期分布的填料堆积体，进而控制多孔铝合金制品的孔结构，制备出孔径大小按轴向梯度分布或层状周期分布的多孔铝合金。
2.本发明制备的孔结构调制的多孔铝合金具有较大范围的孔径分布，相对于未经调制的多孔铝合金，在宽频率范围内具有更好的吸声性能。
3.孔径按轴向层状周期分布的多孔铝合金具有独特的结构特征，具有优良的消声性能。
附图说明
图1是本发明负压渗流装置图。
图2是本发明制备的孔径按轴向梯度分布的多孔铝合金剖面图(孔隙率60％)。
图3是本发明制备的孔径按轴向层状周期分布的多孔铝合金剖面图(孔隙率66％)。
图4是本发明制备的孔径从0.5mm渐变至2.5mm的孔结构调制通孔多孔铝及铝合金与平均孔径分别为0.5mm，1.25mm，2.5mm的多孔铝合金的驻波管法测定的吸声系数对比图。
具体实施方式
本发明中所用的铝合金可以为含硅6％～11％的铝硅合金或者含铜4％～10％的铝铜合金，第二步中将铝合金加热至融化，此时温度为700℃～820℃，待铝合金熔体温度均匀后再浇铸到模具中。第三步中可以采用机械清洗和超声波清洗相结合的方法除去填料粒子，其中填料粒子可采用可溶性氯化物或碳酸盐。本发明通过控制铝合金熔体的温度、填料粒子的温度以及渗流压力来控制铝合金的渗流过程。
实施例1
一种孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，包括以下步骤：
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸盐作为填料粒子，按照粒径大小分成数组；，沿模具1高度方向，按照按粒径大小的轴向梯度分布分层装入模具1中，在500℃下保温30min，以使填料粒子温度均匀；
第二步，将铝合金加热至融化，保持铝合金熔体温度为700℃～820℃，再将模具1放置到负压装置3的吸盘底座2上，压力为-2kPa，并将铝合金熔体浇铸到模具1中使铝合金熔体渗入填料粒子中；
第三步，待铝合金凝固后，铝合金熔体冷却至室温时，取出填料粒子与铝合金的复合体，除去填料粒子，得到孔结构调制通孔多孔铝及铝合金。
实施例2
一种孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，包括以下步骤：
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸盐作为填料粒子，按照粒径大小分成数组；，沿模具1高度方向，按照按孔径大小的轴向梯度分布分层装入模具1中，在580℃下保温30min，以使填料粒子温度均匀；
第二步，将铝合金加热至融化，保持铝合金熔体温度为700℃～820℃，再将模具1放置到负压装置3的吸盘底座2上，压力为-20kPa，并将铝合金熔体浇铸到模具1中使铝合金熔体渗入填料粒子中；
第三步，待铝合金凝固后，铝合金熔体冷却至室温时，取出填料粒子与铝合金的复合体，除去填料粒子，得到孔结构调制通孔多孔铝及铝合金。
实施例3
一种孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，包括以下步骤：
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸盐作为填料粒子，按照粒径大小分成数组；，沿模具1高度方向，按照按孔径大小的轴向梯度分布分层装入模具1中，在660℃下保温30min，以使填料粒子温度均匀；
第二步，将铝合金加热至融化，保持铝合金熔体温度为700℃～820℃，再将模具1放置到负压装置3的吸盘底座2上，压力为-40kPa，并将铝合金熔体浇铸到模具1中使铝合金熔体渗入填料粒子中；
第三步，待铝合金凝固后，铝合金熔体冷却至室温时，取出填料粒子与铝合金的复合体，除去填料粒子，得到孔结构调多孔铝合金。
实施例4
一种孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，包括以下步骤：
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸盐作为填料粒子，按照粒径大小分成数组；，沿模具1高度方向，按照按粒径大小分成数组，分层装入模具1中，重复操作，可得到粒径按轴向层状分布的颗粒堆积体，在660℃下保温30min，以使填料粒子温度均匀；
第二步，将铝合金加热至融化，保持铝合金熔体温度为700℃～820℃，再将模具1放置到负压装置3的吸盘底座2上，压力为-40kPa，并将铝合金熔体浇铸到模具1中使铝合金熔体渗入填料粒子中；
第三步，待铝合金凝固后，铝合金熔体冷却至室温时，取出填料粒子与铝合金的复合体，除去填料粒子，得到孔结构调制通孔多孔铝及铝合金。
实施例5
一种孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，包括以下步骤：
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸盐作为填料粒子，按照粒径大小分成数组；，沿模具1高度方向，按照按粒径大小分成数组，分层装入模具1中，重复操作，可得到粒径按轴向层状分布的颗粒堆积体，在500℃下保温30min，以使填料粒子温度均匀；
第二步，将铝合金加热至融化，保持铝合金熔体温度为700℃～820℃，再将模具1放置到负压装置3的吸盘底座2上，压力为-2kPa，并将铝合金熔体浇铸到模具1中使铝合金熔体渗入填料粒子中；
第三步，待铝合金凝固后，铝合金熔体冷却至室温时，取出填料粒子与铝合金的复合体，除去填料粒子，得到孔结构调制通孔多孔铝及铝合金。
实施例6
一种孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，包括以下步骤：
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸盐作为填料粒子，按照粒径大小分成数组；沿模具1高度方向，分层装入模具1中，重复操作，可得到粒径按轴向层状分布的颗粒堆积体，在580℃下保温30min，以使填料粒子温度均匀；
第二步，将铝合金加热至融化，保持铝合金熔体温度为700℃～820℃，再将模具1放置到负压装置3的吸盘底座2上，压力为-20kPa，并将铝合金熔体浇铸到模具1中使铝合金熔体渗入填料粒子中；
第三步，待铝合金凝固后，铝合金熔体冷却至室温时，取出填料粒子与铝合金的复合体，除去填料粒子，得到孔结构调制通孔多孔铝及铝合金。
实施例7
一种由实施例1所述方法制备的孔结构调制通孔多孔铝及铝合金，孔径按轴向梯度分布，其孔隙率为50％～76％，孔洞形状为球形或多角形，且孔径变化范围为0.1mm～4mm。
实施例8
一种由实施例4所述方法制备的孔结构调制通孔多孔铝及铝合金，孔径按轴向层状周期分布，其孔隙率为50％～76％，孔洞形状为球形或多角形，孔径变化范围为0.1mm～4mm。
实施例9
一种由实施例1所述方法制备的孔结构调制通孔多孔铝及铝合金，其孔径从0.5mm渐变至2.5mm，采用驻波管法测量其吸声系数；与平均孔径分别为0.5mm，1.25mm，2.5mm的多孔铝合金的吸声系数进行对比。实验结果表明，未经孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的吸声效果存在频率选择性，声吸收峰值对应的频率较窄，而孔结构调制通孔多孔铝及铝合金在较宽的频率范围内可以获得高的声吸收效果。

Claims (5)

1.一种孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，采用可溶性氯化物或碳酸盐作为填料粒子，按照粒径大小分成数组；
并依据粒径大小的顺序装入模具(1)中，在5 00℃～660℃下保温30min～60min；
第二步，将铝合金加热至融化，保持铝合金熔体温度为700℃～820℃，再将模具(1)放置到负压装置(3)的吸盘底座(2)上，负压装置(3)的压力为-2kPa～-40kPa，并将铝合金熔体浇铸到模具(1)中；
第三步，待铝合金熔体凝固后，取出填料粒子与铝合金的复合体，除去填料粒子，得到孔结构调制通孔多孔铝及铝合金。
2.如权利要求1所述孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，其特征在于填料粒子按粒径大小的轴向梯度分布顺序装入模具(1)中。
3.如权利要求1所述孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，其特征在于填料粒子按粒径大小的轴向层状周期分布顺序装入模具(1)中。
4.如权利要求1所述孔结构调制通孔多孔铝及铝合金的制备方法，其特征在于填料粒子形状为多角形或球形。
5.按权利要求1所述的方法制备的孔结构调制通孔多孔铝及铝合金，其特征在于孔径范围为0.1mm～4mm，孔径大小呈轴向梯度分布或层状周期分布，孔隙率为50％～76％。
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