CN110564986A - 一种稀土铝合金泡沫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稀土铝合金泡沫及其制备方法，涉及合金技术领域。采用真空渗流铸造法，包括步骤：将填料粒子填充到充型模中，预热；将铝锭在惰性气体氛围中加热至熔融，按比例向熔液中加入镁、钙、稀土，混匀后真空吸入至步骤一所得充型模中；合金凝固后取出样品，除去填料粒子，得到所述稀土铝合金泡沫。得到的稀土铝合金泡沫中，稀土元素和镁元素具有较低的氧化烧损率，同时，采用本发明提供的方法制备的稀土铝合金泡沫具有优异的耐腐蚀性能。

Description

一种稀土铝合金泡沫及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金技术领域，尤其涉及一种稀土铝合金泡沫及其制备方法。
背景技术
泡沫铝具有质轻、比强高及吸声、隔音、散热、阻燃、减震、阻尼、吸收冲击能、电磁屏蔽等优点。广泛应用于建筑、汽车零件、军事及住宅等行业中。
目前，制备泡沫金属的主要方法有渗流铸造法及熔体发泡法、熔模铸造法、镀覆金属法、粉末冶金法等。
渗流法是在熔融金属条件下在预制体中直接渗流成形，与其它方法相比，该法具有易于控制孔隙结构、孔隙率及生产周期短、成本低、工艺简单等优点。在制备泡沫铝时添加稀土元素，可有效地减小铝合金的枝晶间距及细化铸态晶粒，同时稀土能与铝及其合金元素发生微合金化作用，从而改善泡沫铝的机械、加工、挤压、铸造及耐腐蚀等性能，提高泡沫铝的抗冲击能力。
现有技术采用渗流法制备稀土泡沫铝时，稀土元素易氧化烧损，其中La和Ce元素的氧化烧损达20％以上，同时渗流过程难以控制，易造成渗流不足或渗流过度。
另外，虽然加入稀土能够改善泡沫铝的耐腐蚀性能，但是，其提高的程度有限，在一些特殊的应用环境中，还是不能满足耐腐蚀性的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稀土铝合金泡沫及其制备方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供了一种稀土铝合金泡沫的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将填料粒子填充到充型模中，预热；
步骤二，将铝锭在惰性气体氛围中加热至熔融，按比例向熔液中加入镁、钙、稀土，混匀后真空吸入至步骤一所得充型模中；
步骤三，合金凝固后取出样品，除去填料粒子，得到所述稀土铝合金泡沫。
优选地，步骤一中，所述预热温度为410～470℃。
优选地，骤一中，所述填料粒子的粒径为1.2～1.6mm。
优选地，步骤二中，所述熔融铝液的温度为700-780℃。
优选地，步骤二中，所述稀土为La和/或Ce。
优选地，步骤二中，所述惰性气体为氩气。
优选地，步骤二中，所述真空吸入的真空度为0.04-0.06MPa。
本发明另一方面提供了一种稀土铝合金泡沫，由上述制备方法制得，且所述稀土铝合金泡沫中，镁占铝的质量百分数为1％～12％，钙占铝的质量百分数为0.5～4％，稀土占铝的质量百分数为0.10％～1.2％。
本发明的有益效果是：本发明提供的稀土铝合金泡沫及其制备方法，采用真空渗流铸造法，包括步骤：将填料粒子填充到充型模中，预热；将铝锭在惰性气体氛围中加热至熔融，按比例向熔液中加入镁、钙、稀土，混匀后真空吸入至步骤一所得充型模中；合金凝固后取出样品，除去填料粒子，得到所述稀土铝合金泡沫。得到的稀土铝合金泡沫中，稀土元素和镁元素具有较低的氧化烧损率，同时，采用本发明提供的方法制备的稀土铝合金泡沫具有优异的耐腐蚀性能。
附图说明
图1是本发明提供的稀土铝合金泡沫的制备方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种稀土铝合金泡沫的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将填料粒子填充到充型模中，预热；
步骤二，将铝锭在惰性气体氛围中加热至熔融，按比例向熔液中加入镁、钙、稀土，混匀后真空吸入至步骤一所得充型模中；
步骤三，合金凝固后取出样品，除去填料粒子，得到所述稀土铝合金泡沫。
上述技术方案中，在熔融的铝液中，加入稀土、镁、钙，其中，镁占铝的质量百分数为1％～12％，钙占铝的质量百分数为0.5～4％，稀土占铝的质量百分数为0.10％～1.2％。
稀土元素由于具有独特的核外电子排布，作为合金元素添加到合金中可以使合金获得优异的性能，因此在冶金、材料领域具有重要的作用。研究表明，富含Ce的稀土聚集于熔体表面的数量、聚集速度对镁的阻燃效果具有显著作用，以前的研究结果表明，铝合金中添加适量稀土元素后，它的击穿电位值普遍升高，说明了稀土元素还能提高合金耐蚀性能。
钙和稀土的活性比镁高，与氧的亲和力大于镁与氧的亲和力，在熔体中可以与铝、氧等一起形成复杂致密的氧化物，与铝、镁形成稳定的金属间化合物，从而有效减少了镁的氧化和燃烧。
另外，在本发明中，采用真空渗流铸造的方法，可以降低稀土和镁的氧化烧损程度，从而进一步提高泡沫铝耐腐蚀性能。
所以，采用本发明实施例提供的方法，可以很大程度的提高泡沫的耐腐蚀性。
本发明实施例中，采用铝锭作为原料，其加热熔融时，在惰性气体氛围中进行，其中，惰性气体可以为氩气，从而减少铝的氧化概率，提高原料利用率。另外，进行真空渗流时，真空度为0.04-0.06MPa，可以极大地改善稀土和镁的氧化烧损程度。
实施例1
步骤一，将粒径为1.4mm的填料粒子填充到充型模中，预热至450℃；
步骤二，将铝锭在氩气氛围中加热至750℃熔融，然后按比例向熔液中加入占铝的质量百分数为5％的镁，占铝的质量百分数为2％的钙，占铝的质量百分数为1％的稀土，混匀后在0.04-0.06MPa的真空度条件下吸入至步骤一所得充型模中；
步骤三，待冲型模中的合金凝固后取出样品，除去填料粒子，得到所述稀土铝合金泡沫。
实施例2
步骤一，将粒径为1.2mm的填料粒子填充到充型模中，预热至470℃；
步骤二，将铝锭在氩气氛围中加热至790℃熔融，然后按比例向熔液中加入占铝的质量百分数为10％的镁，占铝的质量百分数为1％的钙，占铝的质量百分数为0.5％的稀土，混匀后在0.04-0.06MPa的真空度条件下吸入至步骤一所得充型模中；
步骤三，待冲型模中的合金凝固后取出样品，除去填料粒子，得到所述稀土铝合金泡沫。
实施例3
步骤一，将粒径为1.5mm的填料粒子填充到充型模中，预热至420℃；
步骤二，将铝锭在氩气氛围中加热至760℃熔融，然后按比例向熔液中加入占铝的质量百分数为2％的镁，占铝的质量百分数为4％的钙，占铝的质量百分数为1.2％的稀土，混匀后在0.04-0.06MPa的真空度条件下吸入至步骤一所得充型模中；
步骤三，待冲型模中的合金凝固后取出样品，除去填料粒子，得到所述稀土铝合金泡沫。
通过计算，发现稀土铝合金泡沫具有较低的氧化烧损，其中，稀土元素的氧化烧损率均小于4％，镁的氧化烧损率小于3％。
经测试发现，采用本发明提供的方法制备的稀土铝合金泡沫，具有比泡沫铝铜合金(含Cu3-12％)和泡沫纯铝更优良的耐腐蚀性能。在腐蚀介质为5％氯化钠和2％双氧水，腐蚀时间为106小时，腐蚀后用4％硝酸和2％铬酸钾清洗的条件下，采用本发明提供的方法制备的稀土铝合金泡沫，颜色保持光亮，失重率低，而另外两种泡沫铝及其合金的颜色暗淡，失重率较高。因此，采用本发明提供的方法制备的稀土铝合金泡沫具有优异的耐腐蚀性能。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明提供的稀土铝合金泡沫及其制备方法，采用真空渗流铸造法，包括步骤：将填料粒子填充到充型模中，预热；将铝锭在惰性气体氛围中加热至熔融，按比例向熔液中加入镁、钙、稀土，混匀后真空吸入至步骤一所得充型模中；合金凝固后取出样品，除去填料粒子，得到所述稀土铝合金泡沫。得到的稀土铝合金泡沫中，稀土元素和镁元素具有较低的氧化烧损率，同时，采用本发明提供的方法制备的稀土铝合金泡沫具有优异的耐腐蚀性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种稀土铝合金泡沫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将填料粒子填充到充型模中，预热；
步骤二，将铝锭在惰性气体氛围中加热至熔融，按比例向熔液中加入镁、钙、稀土，混匀后真空吸入至步骤一所得充型模中；
步骤三，合金凝固后取出样品，除去填料粒子，得到所述稀土铝合金泡沫。
2.根据权利要求1所述的稀土铝合金泡沫的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述预热温度为410～470℃。
3.根据权利要求1所述的稀土铝合金泡沫的制备方法，其特征在于，骤一中，所述填料粒子的粒径为1.2～1.6mm。
4.根据权利要求1所述的稀土铝合金泡沫的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述熔融铝液的温度为700-780℃。
5.根据权利要求1所述的稀土铝合金泡沫的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述稀土为La和/或Ce。
6.根据权利要求1所述的稀土铝合金泡沫的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述惰性气体为氩气。
7.根据权利要求1所述的稀土铝合金泡沫的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述真空吸入的真空度为0.04-0.06MPa。
8.一种稀土铝合金泡沫，由权利要求1-7任一项所述制备方法制得，且所述稀土铝合金泡沫中，镁占铝的质量百分数为1％～12％，钙占铝的质量百分数为0.5～4％，稀土占铝的质量百分数为0.10％～1.2％。
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