CN102373344B

CN102373344B - 一种金属泡沫材料的制备方法及装置

Info

Publication number: CN102373344B
Application number: CN 201010252577
Authority: CN
Inventors: 罗洪杰; 姚广春; 刘宜汉; 张晓明; 曹卓坤; 吴林丽
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2030-08-13
Also published as: CN102373344A

Abstract

本发明为金属泡沫材料的制备方法及装置，其制备方法是将金属铝基体、添加剂、发泡剂按其质量比：铝基体93～99％为纯铝、铝粉或铝合金，发泡剂0.5～2％为氢化钛、氢化锆或碳酸钙，添加剂0.5～5％为金属钙、碳化硅粉或氧化铝粉，将上述材料均匀混合后制成一定形状的可发泡的前驱体材料，再将可发泡的前驱体材料送入红外线加热的发泡炉内，使前驱体材料在红外线辐射下快速发泡，然后将泡沫体从发泡炉取出并实施冷却，即可获得金属泡沫材料。制备的装置为红外线加热的发泡炉，其优点是能够使前驱体材料快速发泡，消除了孔型梯度；容易对发泡和冷却过程实行控制，使制品具有重现性、可操作性，泡孔均匀性增加；可直接制备金属泡沫夹芯板材，提高了铝基泡沫材料的机械性能。

Description

一种金属泡沫材料的制备方法及装置

技术领域

本发明涉及金属泡沫材料的制备方法，尤其是涉及一种闭孔金属泡沫材料的制备方法及装置。

背景技术

闭孔型金属泡沫是一种多功能的新型结构材料，具有相对密度小、比表面积大、比力学性能高、阻尼减震性能好等特点，可广泛应用于航空航天、军工、船舶、轨道列车、汽车及建筑、机械等诸多领域；

闭孔金属泡沫的制备方法主要包括有熔体搅拌铸造法和粉末冶金法。

熔体搅拌铸造法首先将铝在一定温度下熔化，并向铝熔体中加入具有增加熔体黏度作用的添加剂，再将发泡剂加入到铝熔体之中并通过搅拌使其均匀分散，在这一过程中要控制发泡剂不分解或少量分解，通过对均匀混合的铝熔体进行浇注而得到致密的坯体。然后将得到的坯体加热至固相线温度以上，利用发泡剂受热分解产生的气体使坯体膨胀，最后将形成的处于熔融状态的泡沫体冷却，即可获得金属泡沫材料。

粉末冶金法首先将铝粉末与发泡剂、添加剂进行充分混合，再将混合物压制成密实的坯体，然后对该坯体进行加热升温，使温度升至固相线以上并保温一定时间，利用发泡剂分解产生的气体在熔融状态下的坯体内部形成无数的气孔，最后经冷却可得到金属泡沫材料。

从上述泡沫稆材料的制备过程可以看出，无论是熔体搅拌铸造法还是粉末冶金法都含有两个主要步骤，一是预制坯的制备，二是预制坯的加热和膨胀过程，该过程对泡沫体的形成起到至关重要的作用；但是有其工艺上的不足，这是由于现有工艺中的加热发泡过程是在井式或箱式电阻炉内进行，利用对流和热辐射进行传热，使得发泡过程的时间较长，同时，由于制备的泡沫体形状多为块状，泡沫材料特有的多孔结构所产生的隔热作用还会导致冷却的时间延长，最终因重力作用致使得到的泡沫铝中含有较厚的实体金属层，极大地降低了制品的成材率，另外，加热发泡和冷却时间延长也造成泡沫体的泡孔演变不易控制，从外至内的孔径梯度较大，且在此过程中极易形成内部缺陷，使得工艺条件控制较为困难，制品的重现性较差。

发明内容

本发明目的在于克服现有工艺中存在的不足，提供一种金属泡沫材料制备方法，通过此方法有效地提高制品的成材率并获得结构均匀并可快速成型的金属泡沫材料。

本发明的技术解决方案为：金属铝基体、添加剂、发泡剂的质量比如下：

铝基体：93～99％，为纯铝、铝粉或铝合金

发泡剂：0.5～2％，为氢化钛、氢化锆或碳酸钙

添加剂：0.5～5％，为金属钙、碳化硅粉或氧化铝粉

将上述三种材料均匀混合后制成一定形状的可发泡的前驱体材料，再将制备的前驱体材料送入红外线加热的发泡炉内，使前驱体材料在红外线辐射下快速发泡，然后将处于熔融状态的金属泡沫材料从发泡炉取出并实施冷却，即可获得金属泡沫材料。

采用红外线快速加热金属时：当红外线投射到金属表面时金属对红外线的透过率几乎为零，这样投射到金属表面的红外线除被吸收外其余则被反射回去，而金属表面对红外线的吸收率随着波长的减小而增加，利用这一特性使红外线辐射器发出短波，进而达到增加金属表面对红外线的吸收率而实现快速加热的目的。

可发泡前驱体材料的制备方法包括有：

1)采用熔体搅拌铸造法制备前驱体材料，即将金属铝熔化后加入添加剂并搅拌均匀，加入的添加剂有金属钙、碳化硅粉或氧化铝粉，添加剂起到增加金属熔体黏度的作用，然后向增黏后的铝熔体中加入发泡剂并搅拌均匀，加入发泡剂为氢化钛(TiH₂)、氢化锆(ZrH₂)或碳酸钙(CaCO₃)，为了得到结构均匀的泡沫铝材料，可以对发泡剂进行预处理，使其更容易在铝熔体中均匀分散，最后将得到的可发泡铝熔体浇注成具有一定形状的坯体，得到可发泡的前驱体材料。

在采用金属铝制备可发泡前驱体材料时，或者在熔化的铝液中添加一定数量的硅、铜、镁、锌、锰等合金元素，形成铝合金熔体，可发泡前驱体材料的形状可以是平板或带有一定曲度的弧形板，或其他形状的薄壁结构。

为防止可发泡前驱体在发泡过程中表面氧化和生成的气体大量逸出，或者将前驱体与钢板、铝板、钛板或镍板复合，制成以前驱体为芯的复合板，然后再进行快速发泡。

2)采用粉末压制法制备前驱体材料，将铝粉末，发泡剂粉末，添加剂粉末均匀混合，其中发泡剂粉末为氢化钛(TiH₂)、氢化锆(ZrH₂)或碳酸钙(CaCO₃)，为了得到结构均匀的泡沫铝材料，可以对发泡剂进行预处理；添加剂粉末为碳化硅粉或氧化铝粉，然后对混合后的粉末进行冷压或冷压后再热压，得到可发泡的前驱体材料。

在制备可发泡前驱体材料的过程中，铝基体或者采用铝-钙、铝-镁或铝-硅的合金粉末，或者采用铝粉中添加镁粉、铝粉中添加硅粉、铝粉中添加锌粉或铝粉中添加铜粉作为基体，经过后续加工，可发泡前驱体材料的形状可以是平板或带有一定曲度的弧形板，或其他形状的薄壁结构。

3)采用粉末挤压法制备前驱体材料，即将铝粉末，发泡剂粉末，添加剂粉末均匀混合、其中发泡剂粉末为氢化钛(TiH₂)、氢化锆(ZrH₂)或碳酸钙(CaCO₃)，为了得到结构均匀的泡沫铝材料，可以对发泡剂进行预处理，添加剂粉末为碳化硅粉或氧化铝粉；然后对混合后的粉末实施冷压，再对冷压后的坯体进行预热并挤压成一定形状的可发泡前驱体材料。

4)采用粉末轧制法制备前驱体材料，即将铝粉末，发泡剂粉末，添加剂粉末均匀混合，其中发泡剂粉末为氢化钛(TiH₂)、氢化锆(ZrH₂)或碳酸钙(CaCO₃)，为了得到结构均匀的泡沫铝材料，可以对发泡剂进行预处理，添加剂粉末为碳化硅粉或氧化铝粉；然后将混合后的粉末包裹在表面经过处理的金属面板中间，金属面板的另一侧表面无需处理，再对包裹有混合粉末的金属面板进行预压并在轧机下反复轧制，最后得到可发泡的前驱体材料。

在制备可发泡前驱体材料的过程中，铝基体或者采用铝-钙、铝-镁或铝-硅的合金粉末，或者采用铝粉中添加镁粉、铝粉中添加硅粉、铝粉中添加锌粉或铝粉中添加铜粉作为基体，包裹混合粉末的金属面板有铝板或钢板，钛板或镍板，经过后续加工，可发泡前驱体材料的形状可以是平板或带有一定曲度的弧形板，或其他形状的薄壁结构。

上述可发泡前驱体在快速发泡炉内的发泡过程可以采用先将前驱体放在发泡炉的加热区内，等到前驱体膨胀后将其快速取出；或者采取移动加热并发泡的方式，即将可发泡前驱体的一端先放入发泡炉，边移动边加热，通过调整移动速度使先进入的前驱体在膨胀后即被移出发泡炉的加热区，从而完成可发泡前驱体的移动发泡过程。

本发明可发泡前驱体材料的快速发泡装置为红外线加热发泡炉，其结构具体如下：

红外线加热发泡炉包括有上下两个加热罩、夹持器、温度控制装置和机械控制装置，其中上下两个加热罩的形状和组成相同，呈对称形式，均由反射器、红外线辐射器、石英玻璃板和起固定及保温作用的外壳构成，两个加热罩之间留有一定的空间，用于放置可发泡的前驱体材料，两个夹持器中间固定有载物台，用于承装和运送可发泡前驱体材料；两个加热罩分别与温度控制装置和机械控制装置相连，温度控制装置由控制器、可控硅和热电偶等组成，通过改变红外线辐射器的发射功率而对发泡炉进行温度控制，机械控制装置用于实现加热罩的上下和水平移动，以调整上下加热罩之间预留空间的大小和改变加热效果；夹持器与机械控制装置相连，以实现夹持器在两个加热罩之间的水平移动。由于温度控制装置和机械控制装置可采用常规设备制作，本部分结构在图中没有画出。

其中，加热罩的结构顺序是外壳内侧装有反射器，然后依次装有红外线辐射器和石英玻璃板，红外线辐射器夹在反射器和石英玻璃板中间，石英玻璃板为热量辐射面并且靠近被加热的可发泡前驱体。

加热罩的形状和可发泡前驱体的形状要一致，可发泡前驱体的形状为平板，则上下两个加热罩的内部构件平行布置，加热罩的热量辐射面也为平面(如图2所示)；当可发泡的前驱体为圆筒形状时，则上下两个加热罩的内部构件采用圆弧形布置，加热罩的热量辐射面变为圆弧形状；最后对圆筒形状的可发泡前驱体实施均匀加热(如图3所示)。

加热罩内部的反射器是一块整板，也可由与红外线辐射器相匹配的抛物线型或椭圆型反射罩组合而成，这时红外线辐射器固定在反射罩的焦点上；反射器的材质可以是抛光的不锈钢板或石英玻璃，为提高热能利用率，反射器靠近红外线辐射器一侧可进行镀金处理。

熔融状态的金属泡沫材料的冷却可以采用自然冷却或强制冷却，强制冷却包括喷水冷却、喷雾冷却或鼓风冷却，其冷却方法如下：

1)利用夹持器将熔融状态的金属泡沫材料完全移出发泡炉，再采用上面所述的不同的冷却方式进行冷却。

2)在夹持器将熔融状态的金属泡沫材料移出发泡炉的过程中即开始强制冷却，即是一边移出一边冷却，使熔融状态的金属泡沫材料的移出过程与冷却过程同步进行。

本发明的优点：

1、本发明利用金属对短波红外线吸收率增加这一特性，实现了泡沫铝材料的快速制备。由于发泡和冷却时间较短，极大地减小了金属泡沫材料内部的孔径梯度，消除了因重力排液而产生的无泡层。

2、本发明可直接用于制备泡沫金属夹芯板，泡沫芯和金属背板之间能够实现冶金结合，极大地提高了金属泡沫材料的力学性能，拓宽金属泡沫材料的应用范围。

3、本发明采用的红外线加热的发泡炉具有升温速度快、加热效率高、温场稳定和可发泡前驱体受热均匀等特点，是一种低热惯性的快速发泡装置。

4、本发明的发泡过程便于实行自动控制，为泡沫铝板材的连续化制备奠定了基础。同时制品的结构均匀性和重现性显著提高，成材率接近100％。

附图说明

图1为本发明金属泡沫材料制备方法工艺流程图；

图2为本发明可发泡前驱体材料为平板时的发泡炉结构原理图；

图3为本发明可发泡前驱体材料为圆筒时的发泡炉结构原理图。

图中：1反射器；2红外线辐射器；3石英玻璃板；4夹持器；5前驱体；

6外壳；7平板式载物台；8内筒；9外筒；10金属板

具体实施方式

现结合实施例及附图对本发明金属泡沫材料的制备方法及装置加以说明。

实施例1：一种金属泡沫材料的制备方法如下：

取纯铝850g在800℃～850℃下熔化，分别加入金属硅120g和金属钙30g，配制成Al-12％Si-3％Ca合金熔体，搅拌均匀后降温至600℃～650℃，加入占铝合金熔体质量0.5～1.5％的氢化钛并搅拌均匀，氢化钛粒度为250-300目且在500℃下氧化处理1h，搅拌速度为1000～3000r/min，搅拌时间为3～5min，将含有氢化钛的铝合金熔体浇注成扁锭并切割为5mm厚的平板，该平板即为可发泡的前驱体5，调整温度控制装置中可控硅的输出电压进而改变红外线辐射器的发射功率，使上下加热罩之间的温度处在800℃～1100℃之间的某一温度之下，两个加热罩之间的间距为60mm，将制备的前驱体5置于夹持器4的平板式载物台7之上并移入发泡炉内，35sec～1min10sec后前驱体5开始膨胀，50sec～1min30sec时前驱体5演变成泡沫体，此时将泡沫体拉出发泡炉并采用鼓风冷却，可得到铝合金泡沫材料，该泡沫材料的厚度在17～21mm之间。

实施例2：一种金属泡沫材料的制备方法如下：

取497.5g铝粉和2.5g镁粉进行初步混合，再取占此混合粉末质量分数为0.5～1.0％的氢化钛粉末并一起倒入混料罐中，密封混料罐并放置在电动混料机的对辊之上进行转动混合，混料时间为0.5～1.5h，再将混合均匀的物料倒入模具内并进行轴向压缩，压力为300～500MPa，将得到的坯体切割成厚度为5mm的可发泡前驱体5，调整温度控制装置中可控硅的输出电压进而改变红外线辐射器的发射功率，使上下加热罩之间的温度处在800℃～1100℃之间的某一温度之下，两个加热罩之间的间距为60mm，将制备的前驱体5置于夹持器4的平板式载物台7之上并移入发泡炉内，50sec～1min20sec后前驱体材料5开始膨胀，1min～1min 35sec时前驱体5演变成泡沫体，此时将泡沫体拉出发泡炉并采用鼓风冷却，可得到铝基泡沫材料，该泡沫材料的厚度在22～25mm之间。

实施例3：一种金属泡沫材料的制备方法如下：

取占总质量0.6～1.2％的氢化钛粉末和铝粉共计500g并一起倒入混料罐中，密封混料罐并放置在电动混料机的对辊之上进行转动混合，混料时间为0.5～1.5h，再将混合均匀的物料倒入模具内进行冷压，压力为200～300MPa，然后在300～500℃下加热得到的冷压坯并进行挤压，压力为200～400MPa，最后将得到的柱状坯体切割成厚度为5mm的可发泡前驱体5，调整温度控制装置中可控硅的输出电压进而改变红外线辐射器的发射功率，使上下加热罩之间的温度处在800℃～1100℃之间的某一温度之下，两个加热罩之间的间距为60mm。将制备的前驱体5置于夹持器4的平板式载物台7之上并移入发泡炉内，1min～1min25sec后前驱体5开始膨胀，1min15sec～1min 40sec时前驱体5变成泡沫体，此时将泡沫体拉出发泡炉并采用鼓风冷却，可得到泡沫铝材料，该泡沫材料的厚度在20～23mm之间。

实施例4：一种金属泡沫材料的制备方法如下：

取铝硅钙合金粉末500g，合金粉末中不同成分的质量比为铝∶硅∶钙＝84.5∶12.5∶3，加入占合金粉末质量分数为0.5～1.5％的氢化钛粉末并一起倒入混料罐内，密封混料罐并放置在电动混料机的对辊之上进行转动混合，混料时间为0.5～1.5h，用钢丝刷将1mm厚的低碳钢板表面刷洗干净，将混合均匀的物料置于两钢板的清洁表面之间，预压之后进行反复轧制，轧制过程是在轧辊直径为300mm的轧机上进行，轧制压下量在60％～80％之间，最后获得5mm厚的可发泡夹芯板材料5，调整温度控制系统中可控硅的输出电压进而改变红外线辐射器的发射功率，使上下加热罩之间的温度处在800℃～1100℃之间的某一温度之下，两个加热罩之间的间距为60mm，将制备的可发泡夹芯板材料5置于夹持器4的平板式载物台7之上并移入发泡炉内，55sec～1min20sec后夹芯板材料5开始膨胀，1min10sec～1min40sec时夹芯板材料5演变成泡沫体夹芯板，此时将泡沫体夹芯板拉出发泡炉并采用喷水冷却，可得到泡沫铝夹芯板，该泡沫铝夹芯板的厚度在12～17mm之间。

实施例5：一种制备金属泡沫材料的红外线加热发泡炉的构造如下：

红外线加热的发泡炉含有上下两个加热罩、夹持器4及温度控制装置和机械控制装置(温度控制装置和机械控制装置附图中没有画出)，其中上下两个加热罩的形状和组成相同，呈对称形式，均由反射器1、红外线辐射器2、石英玻璃板3和起固定及保温作用的外壳6构成。当用于加热平板状可发泡前驱体材料或夹芯板时，发泡炉的结构如图2所示，具体结构和连接关系如下：

将两个加热罩固定在机械控制装置的支撑杆上，该机械控制装置能够保证加热罩可以水平和上下移动，加热罩之间留有一定的空间，用于放置夹持器4承载的可发泡前驱体材料5；夹持器4与另一机械控制装置相连，该控制装置能够保证夹持器4进行水平移动。可发泡前驱体材料5放置在夹持器4的平板式载物台7之上，并随夹持器4进出发泡炉，平板式载物台7装在夹持器4的凹槽内，起到支撑和承载可发泡前驱体5的作用，当以可发泡前驱体为芯、以金属板为背板制成可发泡夹芯板时，可以将夹持器4上的平板式载物台7卸掉，而将可发泡夹芯板直接装入夹持器4的凹槽内，这时夹持器4的凹槽应具有一定的高度，该高度与可发泡夹芯板膨胀后的厚度相匹配；温度控制装置由控制器、可控硅和热电偶等组成，通过调整可控硅电压进而改变红外线辐射器2的发射功率，实现对发泡炉的温度控制。

加热罩外壳6的最外层是不锈钢方壳，其内部依次安装耐火毡和异型耐火砖，反射器1采用抛物线式镀金石英玻璃管制作，红外线辐射器2选用管式卤素辐射器，将抛物线式镀金石英玻璃管镶嵌在异型耐火砖的凹槽内，然后将管式卤素辐射器装入异型耐火砖的预留孔内，使管式卤素辐射器处在抛物线式镀金石英玻璃管的焦点上，并将导线引出不锈钢方壳，抛物线式镀金石英玻璃管的镀金侧靠近管式卤素辐射器，抛物线式镀金石英玻璃管和管式卤素辐射器均呈水平排列，最后将石英玻璃板3镶嵌在异型耐火砖的凹槽内，使得管式卤素辐射器夹在抛物线式镀金石英玻璃管和石英玻璃板3中间，石英玻璃板3为热量辐射面并且靠近被加热的可发泡前驱体5。

当进行发泡操作时，首先在机械控制装置的支撑杆上调整加热罩之间的相对位置，使加热罩之间的间距固定为80mm；然后通过温度控制装置的可控硅调整电压，使加热罩之间的温度达到使用要求；最后将平板状可发泡前驱体5放在平板式载物台7上，利用与夹持器4相连的机械控制系统将平板状可发泡前驱体5引入两个加热罩之间的恒温区并进行快速发泡，完成发泡后利用夹持器4将泡沫体拉出发泡炉并实施冷却。

实施例6：一种制备金属泡沫材料的红外线加热发泡炉的构造如下：

红外线加热的发泡炉含有上下两个加热罩、夹持器4、温度控制装置和机械控制装置(温度控制装置和机械控制装置附图中没有画出)，其中上下两个加热罩的形状和组成相同，呈对称形式，均由反射器1、红外线辐射器2、石英玻璃板3和起固定及保温作用的外壳6构成，当用于加热圆筒状的可发泡前驱体材料或夹芯板时，发泡炉的结构如图3所示。具体结构和连接关系如下：

将两个加热罩固定在机械控制装置的支撑杆上，该机械控制装置能够保证加热罩可以水平和上下移动，加热罩之间留有一定的空间，用于放置夹持器4承载的可发泡前驱体材料5；夹持器4与另一机械控制装置相连，该控制装置能够保证夹持器4进行水平移动，夹持器4的载物台与圆筒状的可发泡前驱体5形状相同，即载物台由平板式改为由内筒8和外筒9组成，内筒8对圆筒状的可发泡前驱体5起到支撑作用，外筒9在圆筒状的可发泡前驱体5膨胀后使其仍能保持圆筒的形状，外筒9通过焊接在其表面的金属板10与夹持器4相连，即金属板10装在夹持器4的凹槽内；内筒8固定在具有支撑作用的装置之上，使其处于发泡炉内部的中心位置；整个内筒8、圆筒状可发泡前驱体5、外筒9和金属板10与夹持器4连成一体，并随着夹持器4的移动进出发泡炉，为了拆卸方便，外筒9可以加工成上下两个半圆形筒，并通过焊接在其表面的金属板10与夹持器4连接。

当以可发泡前驱体为芯、以金属板为背板制成可发泡的圆筒状夹芯板时，应将夹心板加工成上下两个半圆形筒，然后再套在内筒8上进行发泡。

温度控制装置由控制器、可控硅和热电偶等组成，通过调整可控硅电压进而改变红外线辐射器的发射功率，实现对发泡炉的温度控制。

加热罩外壳6的最外层是不锈钢圆壳，其内部依次安装耐火毡和异型耐火砖，反射器1采用圆弧形抛光不锈钢板制作，并在抛光侧镀金；红外线辐射器2选用管式卤素辐射器，将圆弧形抛光不锈钢板镶嵌在异型耐火砖内，然后将管式卤素辐射器装入异型耐火砖的预留孔内，并将导线引出不锈钢圆壳；圆弧形抛光不锈钢板的镀金侧靠近管式卤素辐射器，管式卤素辐射器也呈圆弧形排列，并形成一个圆弧形加热空间。最后将圆弧形石英玻璃板3镶嵌在异型耐火砖内，使得管式卤素辐射器被夹在圆弧形抛光不锈钢板和石英玻璃板3中间，石英玻璃板3为热量辐射面并且靠近被加热的圆筒状可发泡前驱体或夹芯板5。

当进行发泡操作时，首先在机械控制装置的支撑杆上调整加热罩之间的相对位置，使加热罩之间的间距固定为60mm；然后通过温度控制装置的可控硅调整电压，使加热罩之间的温度达到使用要求；将圆筒状可发泡前驱体5套在载物台的内筒8上并套上外筒9，再将内筒8、外筒9、金属板10和夹持器4连成一体，最后利用与夹持器4相连的机械控制装置将圆筒状可发泡前驱体5引入两个加热罩之间的恒温区并进行快速发泡，完成发泡后利用夹持器4将泡沫体拉出发泡炉并实施冷却。

本发明使用的方法及装置还适于制备镁、锌、铅或这些金属合金为基体的泡沫材料。

Claims

1.一种金属泡沫材料的制备方法，其特征在于金属铝基体、添加剂、发泡剂的质量比如下：

铝基体：93～99％，为纯铝、铝粉或铝合金

发泡剂：0.5～2％，为氢化钛、氢化锆或碳酸钙

添加剂：0.5～5％，为金属钙、碳化硅粉或氧化铝粉

将上述三种材料均匀混合后制成一定形状的可发泡的前驱体材料，可发泡前驱体材料的制备方法包括有：熔体搅拌铸造法、粉末压制法、粉末挤压法或粉末轧制法，再将制备的前驱体材料送入红外线加热的发泡炉内，使前驱体材料在红外线辐射下快速发泡，然后将处于熔融状态的金属泡沫材料从发泡炉中取出并实施冷却，即可获得金属泡沫材料。

2.按权利要求1所述之金属泡沫材料的制备方法，其特征在于采用熔体搅拌铸造法制备前驱体材料：按上述质量比将金属铝熔化后加入添加剂并搅拌均匀，加入的添加剂为金属钙、碳化硅粉或氧化铝粉，添加剂起到增加金属熔体黏度的作用，然后向增黏后的铝熔体中加入发泡剂并搅拌均匀，加入发泡剂为氢化钛、氢化锆或碳酸钙，为了得到结构均匀的泡沫铝材料，对发泡剂进行预处理，使其更容易在铝熔体中均匀分散，最后将得到的可发泡铝熔体浇注成具有一定形状的坯体，得到可发泡的前驱体材料。

3.按权利要求1所述之金属泡沫材料的制备方法，其特征在于采用粉末压制法制备前驱体材料：按上述质量比将铝粉末、发泡剂粉末，添加剂粉末均匀混合，其中发泡剂粉末为氢化钛、氢化锆或碳酸钙，为了得到结构均匀的泡沫铝材料，对发泡剂进行预处理，添加剂粉末为碳化硅粉或氧化铝粉，然后对混合后的粉末进行冷压或冷压后再热压，得到可发泡的前驱体材料。

4.按权利要求1所述之金属泡沫材料的制备方法，其特征在于采用粉末挤压法制备前驱体材料：按上述质量比将铝粉末、发泡剂粉末、添加剂粉末均匀混合，其中发泡剂粉末为氢化钛、氢化锆或碳酸钙，为了得到结构均匀的泡沫铝材料，对发泡剂进行预处理，添加剂粉末为碳化硅粉或氧化铝粉，然后对混合后的粉末实施冷压，再对冷压后的坯体进行预热并挤压成一定形状的可发泡前驱体材料。

5.按权利要求1所述之金属泡沫材料的制备方法，其特征在于采用粉末轧制法制备前驱体材料：按上述质量比即将铝粉末、发泡剂粉末、添加剂粉末均匀混合，其中发泡剂粉末为氢化钛、氢化锆或碳酸钙，为了得到结构均匀的泡沫铝材料，对发泡剂进行预处理，添加剂粉末为碳化硅粉或氧化铝粉，然后将混合后的粉末包裹在表面经过处理的金属面板中间，再对包裹有混合粉末的金属面板进行预压并在轧机下反复轧制，最后得到可发泡的前驱体材料。

6.按权利要求1所述之金属泡沫材料的制备方法，其特征在于可发泡前驱体在快速发泡炉内的发泡过程采用先将前驱体放在发泡炉的加热区内，等到前驱体膨胀后将其快速取出；或者采取移动加热并发泡的方式，即将可发泡前驱体的一端先放入发泡炉，边移动边加热，通过调整移动速度使先进入的前驱体在膨胀后即被移出发泡炉的加热区，从而完成可发泡前驱体的移动发泡过程；在移动发泡过程中，熔融状态的金属泡沫材料被移出发泡炉时就开始冷却，即是一边移出一边冷却，使熔融状态的金属泡沫材料的移出过程与冷却过程同步进行。

7.按权利要求1或2所述之金属泡沫材料的制备方法，其特征在于在采用金属铝制备可发泡前驱体材料时，在铝液中添加硅、铜、镁、锌或锰合金元素，形成铝合金熔体。

8.按权利要求1或2所述之金属泡沫材料的制备方法，其特征在于可发泡前驱体材料的形状是平板或带有一定曲度的弧形板，或其他形状的薄壁结构；当前驱体材料为板状时，或者将前驱体与钢板、铝板、钛板或镍板复合，制成以前驱体为芯的复合板，然后再进行快速发泡。

9.一种制备金属泡沫材料的发泡装置，其特征在于该装置为红外线加热发泡炉，红外线加热发泡炉包括有上下两个加热罩、夹持器(4)、温度控制装置和机械控制装置，其中上下两个加热罩的形状和组成相同，呈对称形式，均由反射器(1)、红外线辐射器(2)、石英玻璃板(3)和起固定及保温作用的外壳(6)构成，两个加热罩之间留有一定的空间，用于放置可发泡的前驱体材料(5)，两个夹持器(4)中间装有载物台，用于承装和运送可发泡前驱体材料(5)；两个加热罩分别与温度控制装置和机械控制装置相连，温度控制装置由控制器、可控硅和热电偶组成，通过改变红外线辐射器的发射功率而对发泡炉进行温度控制，机械控制装置用于实现加热罩的上下和水平移动，以调整上下加热罩之间预留空间的大小和改变加热效果；夹持器与机械控制装置相连，以实现夹持器在两个加热罩之间的水平移动；其中，加热罩的结构顺序是外壳(6)内侧装有反射器(1)，然后依次装有红外线辐射器(2)和石英玻璃板(3)，红外线辐射器(2)夹在反射器(1)和石英玻璃板(3)中间，石英玻璃板(3)为热量辐射面并且靠近被加热的可发泡前驱体(5)，加热罩的形状和可发泡前驱体的形状要一致，可发泡前驱体的形状为平板时，则上下两个加热罩的内部构件平行布置，加热罩的热量辐射面也为平面，夹持器(4)中间的载物台为平板式载物台(7)。

10.按权利要求9所述之制备金属泡沫材料的发泡装置，其特征在于当用于加热圆筒状的可发泡前驱体材料时，红外线加热发泡炉内夹持器(4)中间的载物台与圆筒状可发泡前驱体(5)的形状相同，即载物台改由内筒(8)和外筒(9)组成，内筒(8)对圆筒状的可发泡前驱体(5)起到支撑作用，外筒(9)在圆筒状的可发泡前驱体(5)膨胀后使其仍能保持圆筒的形状，外筒(9)通过焊接在其表面的金属板(10)与夹持器(4)相连，即金属板(10)装在夹持器(4)的凹槽内；加热发泡时，整个内筒(8)、圆筒状可发泡前驱体(5)、外筒(9)和金属板(10)与夹持器(4)连成一体，处于发泡炉内部的中心位置，并随着夹持器(4)的移动进出发泡炉。