CN110303158A - 一种新型制备泡沫铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型制备泡沫铝的方法，将密度小于1g/cm3的空心微珠放入水中筛选完整不破碎的空心微珠，放入干燥箱干燥；将干燥后的空心微珠和铝粉加入三维混粉机处理30‑60min,所述空心微珠所占的体积比为30‑70％，将混匀的粉末倒入模具中进行压实；将模具放入真空热压烧结机进行烧结，待样品烧结完成后脱模，冷却后脱模取出，制得泡沫铝。所述空心微珠为玻璃空心微珠和/或粉煤灰空心微珠。本发明方法制备的泡沫铝材料，其最大吸能效率为79.24％，吸能能力最大可达到65MJ/m3，且成本较低，制备工艺简单，性能优良，适用于工业化生产。

Description

一种新型制备泡沫铝的方法
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，具体是一种热冲压模具用合金材料及其制备方法。
背景技术
泡沫材料是一种新型功能-结构一体化的材料，在近年得到广泛关注和迅速的发展。泡沫材料与传统材料相比具有轻质高强的特点，并且通常在热学、声学、电学等方面具有优异的特性，应用前景十分广泛。泡沫材料可分为有机泡沫材料、植物纤维泡沫材料、陶瓷泡沫材料以及金属泡沫材料。
目前泡沫铝的制备方法主要包括有直接吹气发泡法、发泡剂发泡法、渗流铸造法、粉末冶金法、电沉积法、熔模铸造法、中空球凝固法。这些方法大多需要产生气孔或者不便于控制孔隙率。因此，研究一种成本低廉、操作简单、可应用于大规模工业化生产的泡沫铝制备方法是非常有必要的。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明针对现有制备泡沫铝存在的不足，提供一种新型制备泡沫铝的方法。该方法制备得到的泡沫铝材料，其最大吸能效率为79.24％，吸能能力最大可达到65MJ/m3，且成本较低，制备工艺简单，性能优良，适用于工业化生产。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种新型制备泡沫铝的方法，包括如下步骤：
(1)将密度小于1g/cm3的空心微珠放入水中筛选完整不破碎的空心微珠，放入干燥箱干燥；
(2)将干燥后的空心微珠和铝粉加入三维混粉机处理30-60min,所述空心微珠所占的体积比为30-70％，将混匀的粉末倒入模具中进行压实；
(3)将模具放入真空热压烧结机进行烧结，待样品烧结完成后脱模，冷却后脱模取出，制得泡沫铝。
优选地，所述空心微珠为玻璃空心微珠和/或粉煤灰空心微珠。
优选地，所述烧结的压力为10-30MPa，烧结温度为600-750℃。
优选地，所述空心微珠的粒径为40-80μm。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：
本发明方法制备的泡沫铝材料，其最大吸能效率为79.24％，吸能能力最大可达到65MJ/m3，且成本较低，制备工艺简单，性能优良，适用于工业化生产。
附图说明
图1为玻璃空心微珠制备的泡沫铝的压缩应力-应变曲线图；
图2为粉煤灰空心微珠制备的泡沫铝的压缩应力-应变曲线图；
图3为玻璃空心微珠制备的泡沫铝的显微组织图；
图4为粉煤灰空心微珠制备的泡沫铝的显微组织图。
具体实施例
下面将结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明，但不限于本发明的保护范围。
实施例1
一种新型制备泡沫铝的方法，包括如下步骤：
(1)选用粒径为40-80μm的玻璃空心微珠放入水中筛选完整不破碎的空心微珠，放入干燥箱干燥；
(2)将干燥后的空心微珠和铝粉加入三维混粉机处理40min,所述空心微珠所占的体积比为30％，将混匀的粉末倒入模具中进行压实；
(3)将模具放入真空热压烧结机进行烧结，烧结设置压力值为15MPa，烧结温度为650℃，待样品烧结完成后脱模，冷却后脱模取出，制得泡沫铝。
实施例2
一种新型制备泡沫铝的方法，包括如下步骤：
(1)选用粒径为40-80μm的玻璃空心微珠放入水中筛选完整不破碎的空心微珠，放入干燥箱干燥；
(2)将干燥后的空心微珠和铝粉加入三维混粉机处理30min,所述空心微珠所占的体积比为40％，将混匀的粉末倒入模具中进行压实；
(3)将模具放入真空热压烧结机进行烧结，烧结设置压力值为30MPa，烧结温度为600℃，待样品烧结完成后脱模，冷却后脱模取出，制得泡沫铝。
实施例3
一种新型制备泡沫铝的方法，包括如下步骤：
(1)选用粒径为40-80μm的玻璃空心微珠放入水中筛选完整不破碎的空心微珠，放入干燥箱干燥；
(2)将干燥后的空心微珠和铝粉加入三维混粉机处理45min,所述空心微珠所占的体积比为50％，将混匀的粉末倒入模具中进行压实；
(3)将模具放入真空热压烧结机进行烧结，烧结设置压力值为15MPa，烧结温度为650℃，待样品烧结完成后脱模，冷却后脱模取出，制得泡沫铝。
实施例4
一种新型制备泡沫铝的方法，包括如下步骤：
(1)选用粒径为40-80μm的玻璃空心微珠放入水中筛选完整不破碎的空心微珠，放入干燥箱干燥；
(2)将干燥后的空心微珠和铝粉加入三维混粉机处理60min,所述空心微珠所占的体积比为60％，将混匀的粉末倒入模具中进行压实；
(3)将模具放入真空热压烧结机进行烧结，烧结设置压力值为12MPa，烧结温度为750℃，待样品烧结完成后脱模，冷却后脱模取出，制得泡沫铝。
实施例5
一种新型制备泡沫铝的方法，包括如下步骤：
(1)选用粒径为40-80μm的玻璃空心微珠放入水中筛选完整不破碎的空心微珠，放入干燥箱干燥；
(2)将干燥后的空心微珠和铝粉加入三维混粉机处理60min,所述空心微珠所占的体积比为60％，将混匀的粉末倒入模具中进行压实；
(3)将模具放入真空热压烧结机进行烧结，烧结设置压力值为12MPa，烧结温度为750℃，待样品烧结完成后脱模，冷却后脱模取出，制得泡沫铝。
实施例6
一种新型制备泡沫铝的方法，包括如下步骤：
(1)选用粒径为40-80μm的粉煤灰空心微珠放入水中筛选完整不破碎的空心微珠，放入干燥箱干燥；
(2)将干燥后的空心微珠和铝粉加入三维混粉机处理40min,所述空心微珠所占的体积比为30％，将混匀的粉末倒入模具中进行压实；
(3)将模具放入真空热压烧结机进行烧结，烧结设置压力值为15MPa，烧结温度为650℃，待样品烧结完成后脱模，冷却后脱模取出，制得泡沫铝。
实施例7
一种新型制备泡沫铝的方法，包括如下步骤：
(1)选用粒径为40-80μm的粉煤灰空心微珠放入水中筛选完整不破碎的空心微珠，放入干燥箱干燥；
(2)将干燥后的空心微珠和铝粉加入三维混粉机处理30min,所述空心微珠所占的体积比为40％，将混匀的粉末倒入模具中进行压实；
(3)将模具放入真空热压烧结机进行烧结，烧结设置压力值为30MPa，烧结温度为600℃，待样品烧结完成后脱模，冷却后脱模取出，制得泡沫铝。
实施例8
一种新型制备泡沫铝的方法，包括如下步骤：
(1)选用粒径为40-80μm的粉煤灰空心微珠放入水中筛选完整不破碎的空心微珠，放入干燥箱干燥；
(2)将干燥后的空心微珠和铝粉加入三维混粉机处理45min,所述空心微珠所占的体积比为50％，将混匀的粉末倒入模具中进行压实；
(3)将模具放入真空热压烧结机进行烧结，烧结设置压力值为15MPa，烧结温度为650℃，待样品烧结完成后脱模，冷却后脱模取出，制得泡沫铝。
实施例9
一种新型制备泡沫铝的方法，包括如下步骤：
(1)选用粒径为40-80μm的粉煤灰空心微珠放入水中筛选完整不破碎的空心微珠，放入干燥箱干燥；
(2)将干燥后的空心微珠和铝粉加入三维混粉机处理60min,所述空心微珠所占的体积比为60％，将混匀的粉末倒入模具中进行压实；
(3)将模具放入真空热压烧结机进行烧结，烧结设置压力值为12MPa，烧结温度为750℃，待样品烧结完成后脱模，冷却后脱模取出，制得泡沫铝。
实施例10
一种新型制备泡沫铝的方法，包括如下步骤：
(1)选用粒径为40-80μm的粉煤灰空心微珠放入水中筛选完整不破碎的空心微珠，放入干燥箱干燥；
(2)将干燥后的空心微珠和铝粉加入三维混粉机处理60min,所述空心微珠所占的体积比为60％，将混匀的粉末倒入模具中进行压实；
(3)将模具放入真空热压烧结机进行烧结，烧结设置压力值为12MPa，烧结温度为750℃，待样品烧结完成后脱模，冷却后脱模取出，制得泡沫铝。
将实施例1-10制备的泡沫铝材料使用电子万能压缩试验机进行准静态压缩实验，并对比分析。用线切割将泡沫铝加工成的圆柱体压缩试样，压缩实验在室温下进行，设定压头的移动速度为0.8mm/min，试样的应变速率为103s1，实验结果如图1、图2与表1所示。
表1：本发明制备的泡沫铝的性能测试结果
从测试结果得知：粉煤灰空心微珠-铝基的样品综合性能比玻璃空心微珠-铝基的好，当粉煤灰空心微珠体积比为40％时，泡沫铝的压实应力，平台应力为最高，吸能效率和吸能能力较高，其综合性能为最好。随微珠含量的增多，试样的吸能能力先增大后减小，在微珠含量较少时，随着微珠含量的增多，吸能能力提高，当玻璃空心微珠的含量达50％及以上，粉煤灰空心微珠含量达到60％以上时，微珠发生不同程度的团聚，团聚处微珠与基体结合情况差，存在明显裂隙，因此其屈服强度和平均平台应力低。
图3、图4分别为实施例2，实施例7玻璃空心微珠-铝基泡沫铝、粉煤灰空心微珠-铝基泡沫铝的显微组织。从图3和图4可以看出本发明方法制备的泡沫铝材料为闭孔结构，孔的分布情况良好，孔径大小均匀适中。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种新型制备泡沫铝的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将密度小于1g/cm3的空心微珠放入水中筛选完整不破碎的空心微珠，放入干燥箱干燥；
(2)将干燥后的空心微珠和铝粉加入三维混粉机处理30-60min,所述空心微珠所占的体积比为30-70％，将混匀的粉末倒入模具中进行压实；
(3)将模具放入真空热压烧结机进行烧结，待样品烧结完成后脱模，冷却后脱模取出，制得泡沫铝。
2.根据权利要求1所述新型制备泡沫铝的方法，其特征在于：所述空心微珠为玻璃空心微珠和/或粉煤灰空心微珠。
3.根据权利要求1所述新型制备泡沫铝的方法，其特征在于：所述烧结的压力为10-30MPa，烧结温度为600-750℃.。
4.根据权利要求1所述新型制备泡沫铝的方法，其特征在于：所述空心微珠的粒径为40-80μm。
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