CN113186420A - 基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置及方法 - Google Patents

基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置及方法 Download PDF

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Abstract

基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置及方法，所属多孔金属泡沫材料技术领域，装置包括：反应器壳体、模具、电磁搅拌装置、温控装置、感应线圈、填充材料、阀门、通气口和进料管道。方法包括：配比、加热、通入增稠剂和发泡剂、通电搅拌和发泡反应。本发明提出了基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置及方法，本发明利用感应线圈产生交变磁场，交变磁场与泡沫铝中的感生电流相互作用，产生垂直于模具壁面指向泡沫铝熔体中心的电磁压力，进而减轻了泡沫铝与模具壁面之间的接触压力和滑动摩擦力，减少不滑移现象，使它们之间达到软接触状态，进而泡沫铝熔液流动顺畅，从而提高泡沫铝制备过程中电磁搅拌的作用效果。

Description

基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置及方法
技术领域
本发明属于多孔金属泡沫材料技术领域，特别涉及一种基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置及方法。
背景技术
泡沫铝是一种兼具气相与液相两种介质材料优良性能的新型材料，具有备质轻、吸声性能强、价格低廉、保温性强等突出优点，在航空航天、安全防护等领域有着广阔的应用前景。目前泡沫铝的制备方法主要有熔体发泡法，粉末冶金法、吹气发泡法等。其中熔体发泡法具备工艺流程简单、生产成本低等优点。
在熔体发泡法制备泡沫铝过程中需要配合搅拌，配合搅拌目的在于使颗粒在熔体中均匀分布及打碎熔融泡沫铝中的大孔径气泡，进而使泡沫铝密度分布更加均匀。常用搅拌方法为机械搅拌，电磁搅拌等。其中电磁搅拌手段不与熔液发生直接接触，拥有无污染的特点。但单独的电磁搅拌并不能产生足够有力的扰动来混合前驱体材料。
现实中，模具壁面无法做到到绝对光滑，泡沫铝熔液与模具之间会产生静压力，会导致泡沫铝与模具壁面接触的粘附界面处产生不滑移现象，即相对流动速度近似为零。单独利用电磁搅拌进行发泡时，泡沫铝熔液与模具之间的静压力会对内部熔液的流动过程产生巨大阻力，使内部熔液无法充分混合均匀。
发明内容
针对现有技术中熔体发泡法产生的电磁搅拌效果差的问题，本发明提出了基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置及方法，本发明利用感应线圈产生交变磁场，交变磁场与泡沫铝中的感生电流相互作用，产生垂直于模具壁面指向泡沫铝熔体中心的电磁压力，进而减轻了泡沫铝与模具壁面之间的接触压力和滑动摩擦力，减少不滑移现象，使它们之间达到软接触状态，进而泡沫铝熔液流动顺畅，从而提高泡沫铝制备过程中电磁搅拌的作用效果。其具体技术方案如下：
基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，包括：反应器壳体1、模具2、电磁搅拌装置3、温控装置4、感应线圈5、填充材料6、阀门7、通气口8和进料管道9；
所述反应器壳体1内部装配有可拆卸式的模具2，所述反应器壳体1外壁下部围绕设置有电磁搅拌装置3，所述反应器壳体1内壁底部设置有温控装置4，用于调节模具内腔温度；所述感应线圈5围绕嵌入在模具2内壁上部区域，嵌入空隙部分用填充材料6填充，使感应线圈5固定在模具2内壁里面；所述反应器壳体1的顶端设置有进料管道9，进料管道9侧部设置有通气口8；进料管道9与反应器壳体1的进料口处设置有阀门7，用于调节气固混合物流量；
所述感应线圈5为空心管，内部通水冷却；所述填充材料6为导热而不导电的材料；
所述感应线圈5接通外部交流电源；
所述电磁搅拌装置3接通交变电流。
基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的方法，采用上述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，方法包括以下步骤：
步骤1：按质量分数比进行备料，纯铝或铝合金锭：增稠剂：TiH2＝(96.5～99)：(2～3)：(1～2)；
步骤2：将纯铝或铝合金锭放入模具2中，利用温控装置4加热，待纯铝或铝合金锭熔化得到熔体，然后升温到850～900℃，恒温直至熔体温度均匀后，将通过进料管道9将增稠剂加入熔体内，并将感应线圈5接通交流电，交流电的输入电流强度为50A～100A，频率为800Hz～2500Hz，并向电磁搅拌装置3通以5～10HZ的交变电流，进行电磁搅拌；
步骤3：利用控温装置4将熔体温度调为620～680℃，向电磁搅拌装置3通以20～40HZ的交变电流，进行电磁发泡搅拌；同时将惰性气体与TiH2以气固混合物的形式经由通气口8通入熔体中，同时改变感应线圈电流强度及频率，进行发泡搅拌；
步骤4：待TiH2与熔体混合均匀后，保温1～6min，使熔体与TiH2进行充分发泡反应；
步骤5：反应结束后，将感应线圈5的交流电关闭，待模具2冷却，获得泡体均匀性良好的泡沫铝。
所述增稠剂为硬质陶瓷颗粒，包括SIC颗粒和Al2O3；
所述步骤2中，改变感应线圈电流强度为50A～100A，频率为800Hz～2500Hz；
所述步骤2中，电磁搅拌持续时间为8～10min；
所述步骤3中，发泡搅拌持续时间为0.5～6min。
本发明的工作原理如下：
在850～900℃将增稠剂加入熔体后，熔液的粘度增加；在620～680℃将发泡剂TiH2加入混合物料之后，发泡剂TiH2迅速反应，产生气体，进入发泡阶段；在加入发泡剂TiH2的同时，感应线圈开启，在感应线圈中通交流电；交变电场会在线圈周围产生交变磁场，从而在模具内部的泡沫铝中感应出感生电流，感生电流与交变磁场相互作用就会产生垂直于模具壁面指向泡沫铝熔体中心的电磁压力；电磁压力会抵消泡沫铝与模具壁产生的静压力，从而降低泡沫铝与模具壁面之间的接触压力和滑动摩擦力，使二者之间呈现软接触状态，改善了熔液的流动；因为泡沫铝的孔隙结构具有良好的电磁屏蔽效果，所以在一定频率范围内，在交变磁场中电磁压力并不影响泡沫铝内部结构；通过这种方式减轻熔液与模具的接触压力，使泡沫铝产品的孔结构更稳定。
本发明的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置及方法，与现有技术相比，有益效果为：
一、本发明利用感应线圈产生交变磁场，交变磁场与泡沫铝中的感生电流相互作用，产生垂直于模具壁面指向泡沫铝熔体中心的电磁压力，降低了泡沫铝与模具壁面之间的接触压力和滑动摩擦力，使它们之间呈现软接触状态。
二、本发明将感应线圈固定在模具里面，用填充材料填充，填充材料采用导热而不导电的材料。这样，既取消了感应线圈与熔液之间存在的模具壁，使感应线圈可以直接对应熔液，把线圈产生的电磁力直接作用到熔液上，又用填充材料隔绝了熔钢与线圈的直接接触，保护了线圈。在感应线圈通入交流电时，由于填充材料导热而不导电，不会在其内部产生感生电流而对磁场产生屏蔽作用。
三、本发明将电磁搅拌装置放在模具下部接近底部区域，利用该交变电流产生的电磁力来推动熔液改善了发泡阶段泡沫铝的流动。
四、本发明通过调节交变电源频率、感应线圈装置、电流强度、搅拌强度和模具形状等参数，能够满足不同类型泡沫铝材料的制备要求。
五、通过在供给通道上设置阀门，可方便调节供给气固混合物(惰性气体与TiH2混合物)的流量，使得发泡过程简单易控。
附图说明
图1为本发明的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置示意图，其中：1-反应器壳体、2-模具、3-电磁搅拌装置、4-温控装置、5-感应线圈、6-填充材料、7-阀门、8-通气口、9-进料管道。
具体实施方式
下面结合具体实施案例和附图1对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，如图1所示，包括：反应器壳体1、模具2、电磁搅拌装置3、温控装置4、感应线圈5、填充材料6、阀门7、通气口8和进料管道9；
所述反应器壳体1内部装配有可拆卸式的模具2，所述反应器壳体1外壁下部围绕设置有电磁搅拌装置3，所述反应器壳体1内壁底部设置有温控装置4，用于调节模具内腔温度；所述感应线圈5围绕嵌入在模具2内壁上部区域，嵌入空隙部分用填充材料6填充，使感应线圈5固定在模具2内壁里面；所述反应器壳体1的顶端设置有进料管道9，进料管道9侧部设置有通气口8；进料管道9与反应器壳体1的进料口处设置有阀门7，用于调节气固混合物流量；
所述感应线圈5为空心管，内部通水冷却；所述填充材料6为导热而不导电的材料；
所述感应线圈5接通外部交流电源；
所述电磁搅拌装置3接通交变电流。
基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的方法，采用上述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，方法包括以下步骤：
步骤1：按质量分数比进行备料，纯铝或铝合金锭：增稠剂：TiH2＝96.5：2.5：1；
步骤2：将纯铝或铝合金锭放入模具2中，利用温控装置4加热，待纯铝或铝合金锭熔化得到熔体，然后升温到850℃，恒温直至熔体温度均匀后，将通过进料管道9将增稠剂加入熔体内，并将感应线圈5接通交流电，交流电的输入电流强度为50A，频率为820Hz，并向电磁搅拌装置3通以5Hz的交变电流，进行电磁搅拌；
步骤3：利用控温装置4将熔体温度调为620℃，向电磁搅拌装置3通以22Hz的交变电流，进行电磁发泡搅拌；同时将惰性气体与TiH2以气固混合物的形式经由通气口8通入熔体中，同时改变感应线圈电流强度及频率，进行发泡搅拌；
步骤4：待TiH2与熔体混合均匀后，保温1min，使熔体与TiH2进行充分发泡反应；
步骤5：反应结束后，将感应线圈5的交流电关闭，待模具2冷却，获得泡体均匀性良好的泡沫铝。
所述增稠剂为SIC颗粒；
所述步骤2中，改变感应线圈电流强度为60A，频率为850Hz；
所述步骤2中，电磁搅拌持续时间为8min；
所述步骤3中，发泡搅拌持续时间为0.5min。
实施例2
基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，如图1所示，包括：反应器壳体1、模具2、电磁搅拌装置3、温控装置4、感应线圈5、填充材料6、阀门7、通气口8和进料管道9；
所述反应器壳体1内部装配有可拆卸式的模具2，所述反应器壳体1外壁下部围绕设置有电磁搅拌装置3，所述反应器壳体1内壁底部设置有温控装置4，用于调节模具内腔温度；所述感应线圈5围绕嵌入在模具2内壁上部区域，嵌入空隙部分用填充材料6填充，使感应线圈5固定在模具2内壁里面；所述反应器壳体1的顶端设置有进料管道9，进料管道9侧部设置有通气口8；进料管道9与反应器壳体1的进料口处设置有阀门7，用于调节气固混合物流量；
所述感应线圈5为空心管，内部通水冷却；所述填充材料6为导热而不导电的材料；
所述感应线圈5接通外部交流电源；
所述电磁搅拌装置3接通交变电流。
基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的方法，采用上述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，方法包括以下步骤：
步骤1：按质量分数比进行备料，纯铝或铝合金锭：增稠剂：TiH2＝97：2：2；
步骤2：将纯铝或铝合金锭放入模具2中，利用温控装置4加热，待纯铝或铝合金锭熔化得到熔体，然后升温到900℃，恒温直至熔体温度均匀后，将通过进料管道9将增稠剂加入熔体内，并将感应线圈5接通交流电，交流电的输入电流强度为60A，频率为1100Hz，并向电磁搅拌装置3通以6Hz的交变电流，进行电磁搅拌；
步骤3：利用控温装置4将熔体温度调为680℃，向电磁搅拌装置3通以30Hz的交变电流，进行电磁发泡搅拌；同时将惰性气体与TiH2以气固混合物的形式经由通气口8通入熔体中，同时改变感应线圈电流强度及频率，进行发泡搅拌；
步骤4：待TiH2与熔体混合均匀后，保温6min，使熔体与TiH2进行充分发泡反应；
步骤5：反应结束后，将感应线圈5的交流电关闭，待模具2冷却，获得泡体均匀性良好的泡沫铝。
所述增稠剂为Al2O3；
所述步骤2中，改变感应线圈电流强度为72A，频率为1500Hz；
所述步骤2中，电磁搅拌持续时间为10min；
所述步骤3中，发泡搅拌持续时间为6min。
实施例3
基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，如图1所示，包括：反应器壳体1、模具2、电磁搅拌装置3、温控装置4、感应线圈5、填充材料6、阀门7、通气口8和进料管道9；
所述反应器壳体1内部装配有可拆卸式的模具2，所述反应器壳体1外壁下部围绕设置有电磁搅拌装置3，所述反应器壳体1内壁底部设置有温控装置4，用于调节模具内腔温度；所述感应线圈5围绕嵌入在模具2内壁上部区域，嵌入空隙部分用填充材料6填充，使感应线圈5固定在模具2内壁里面；所述反应器壳体1的顶端设置有进料管道9，进料管道9侧部设置有通气口8；进料管道9与反应器壳体1的进料口处设置有阀门7，用于调节气固混合物流量；
所述感应线圈5为空心管，内部通水冷却；所述填充材料6为导热而不导电的材料；
所述感应线圈5接通外部交流电源；
所述电磁搅拌装置3接通交变电流。
基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的方法，采用上述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，方法包括以下步骤：
步骤1：按质量分数比进行备料，纯铝或铝合金锭：增稠剂：TiH2＝98：3：1.5；
步骤2：将纯铝或铝合金锭放入模具2中，利用温控装置4加热，待纯铝或铝合金锭熔化得到熔体，然后升温到870℃，恒温直至熔体温度均匀后，将通过进料管道9将增稠剂加入熔体内，并将感应线圈5接通交流电，交流电的输入电流强度为85A，频率为1600Hz，并向电磁搅拌装置3通以8Hz的交变电流，进行电磁搅拌；
步骤3：利用控温装置4将熔体温度调为650℃，向电磁搅拌装置3通以32Hz的交变电流，进行电磁发泡搅拌；同时将惰性气体与TiH2以气固混合物的形式经由通气口8通入熔体中，同时改变感应线圈电流强度及频率，进行发泡搅拌；
步骤4：待TiH2与熔体混合均匀后，保温4min，使熔体与TiH2进行充分发泡反应；
步骤5：反应结束后，将感应线圈5的交流电关闭，待模具2冷却，获得泡体均匀性良好的泡沫铝。
所述增稠剂为SIC颗粒；
所述步骤2中，改变感应线圈电流强度为75A，频率为2000Hz；
所述步骤2中，电磁搅拌持续时间为9min；
所述步骤3中，发泡搅拌持续时间为4min。
实施例4
基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，如图1所示，包括：反应器壳体1、模具2、电磁搅拌装置3、温控装置4、感应线圈5、填充材料6、阀门7、通气口8和进料管道9；
所述反应器壳体1内部装配有可拆卸式的模具2，所述反应器壳体1外壁下部围绕设置有电磁搅拌装置3，所述反应器壳体1内壁底部设置有温控装置4，用于调节模具内腔温度；所述感应线圈5围绕嵌入在模具2内壁上部区域，嵌入空隙部分用填充材料6填充，使感应线圈5固定在模具2内壁里面；所述反应器壳体1的顶端设置有进料管道9，进料管道9侧部设置有通气口8；进料管道9与反应器壳体1的进料口处设置有阀门7，用于调节气固混合物流量；
所述感应线圈5为空心管，内部通水冷却；所述填充材料6为导热而不导电的材料；
所述感应线圈5接通外部交流电源；
所述电磁搅拌装置3接通交变电流。
基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的方法，采用上述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，方法包括以下步骤：
步骤1：按质量分数比进行备料，纯铝或铝合金锭：增稠剂：TiH2＝98.5：2.5：～2；
步骤2：将纯铝或铝合金锭放入模具2中，利用温控装置4加热，待纯铝或铝合金锭熔化得到熔体，然后升温到880℃，恒温直至熔体温度均匀后，将通过进料管道9将增稠剂加入熔体内，并将感应线圈5接通交流电，交流电的输入电流强度为95A，频率为2100Hz，并向电磁搅拌装置3通以10Hz的交变电流，进行电磁搅拌；
步骤3：利用控温装置4将熔体温度调为640℃，向电磁搅拌装置3通以38Hz的交变电流，进行电磁发泡搅拌；同时将惰性气体与TiH2以气固混合物的形式经由通气口8通入熔体中，同时改变感应线圈电流强度及频率，进行发泡搅拌；
步骤4：待TiH2与熔体混合均匀后，保温5min，使熔体与TiH2进行充分发泡反应；
步骤5：反应结束后，将感应线圈5的交流电关闭，待模具2冷却，获得泡体均匀性良好的泡沫铝。
所述增稠剂为SIC颗粒；
所述步骤2中，改变感应线圈电流强度为100A，频率为2300Hz；
所述步骤2中，电磁搅拌持续时间为8min；
所述步骤3中，发泡搅拌持续时间为3min。
实施例5
基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，如图1所示，包括：反应器壳体1、模具2、电磁搅拌装置3、温控装置4、感应线圈5、填充材料6、阀门7、通气口8和进料管道9；
所述反应器壳体1内部装配有可拆卸式的模具2，所述反应器壳体1外壁下部围绕设置有电磁搅拌装置3，所述反应器壳体1内壁底部设置有温控装置4，用于调节模具内腔温度；所述感应线圈5围绕嵌入在模具2内壁上部区域，嵌入空隙部分用填充材料6填充，使感应线圈5固定在模具2内壁里面；所述反应器壳体1的顶端设置有进料管道9，进料管道9侧部设置有通气口8；进料管道9与反应器壳体1的进料口处设置有阀门7，用于调节气固混合物流量；
所述感应线圈5为空心管，内部通水冷却；所述填充材料6为导热而不导电的材料；
所述感应线圈5接通外部交流电源；
所述电磁搅拌装置3接通交变电流。
基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的方法，采用上述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，方法包括以下步骤：
步骤1：按质量分数比进行备料，纯铝或铝合金锭：增稠剂：TiH2＝97.5：3：1.5；
步骤2：将纯铝或铝合金锭放入模具2中，利用温控装置4加热，待纯铝或铝合金锭熔化得到熔体，然后升温到860℃，恒温直至熔体温度均匀后，将通过进料管道9将增稠剂加入熔体内，并将感应线圈5接通交流电，交流电的输入电流强度为82A，频率为1900Hz，并向电磁搅拌装置3通以7HZ的交变电流，进行电磁搅拌；
步骤3：利用控温装置4将熔体温度调为670℃，向电磁搅拌装置3通以35HZ的交变电流，进行电磁发泡搅拌；同时将惰性气体与TiH2以气固混合物的形式经由通气口8通入熔体中，同时改变感应线圈电流强度及频率，进行发泡搅拌；
步骤4：待TiH2与熔体混合均匀后，保温3min，使熔体与TiH2进行充分发泡反应；
步骤5：反应结束后，将感应线圈5的交流电关闭，待模具2冷却，获得泡体均匀性良好的泡沫铝。
所述增稠剂为Al2O3；
所述步骤2中，改变感应线圈电流强度为91A，频率为2400Hz；
所述步骤2中，电磁搅拌持续时间为10min；
所述步骤3中，发泡搅拌持续时间为3min。

Claims (9)

1.基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，其特征在于，装置包括：反应器壳体(1)、模具(2)、电磁搅拌装置(3)、温控装置(4)、感应线圈(5)、填充材料(6)、阀门(7)、通气口(8)和进料管道(9)；
所述反应器壳体(1)内部装配有可拆卸式的模具(2)，所述反应器壳体(1)外壁下部围绕设置有电磁搅拌装置(3)，所述反应器壳体(1)内壁底部设置有温控装置(4)，用于调节模具内腔温度；所述感应线圈(5)围绕嵌入在模具(2)内壁上部区域，嵌入空隙部分用填充材料(6)填充，使感应线圈(5)固定在模具(2)内壁里面；所述反应器壳体(1)的顶端设置有进料管道(9)，进料管道(9)侧部设置有通气口(8)；进料管道(9)与反应器壳体(1)的进料口处设置有阀门(7)，用于调节气固混合物流量。
2.根据权利要求1所述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，其特征在于，所述感应线圈(5)为空心管，内部通水冷却；所述填充材料(6)为导热而不导电的材料。
3.根据权利要求1所述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，其特征在于，所述感应线圈(5)接通外部交流电源。
4.根据权利要求1所述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，其特征在于，所述电磁搅拌装置(3)接通交变电流。
5.基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的方法，采用权利要求1所述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的装置，其特征在于，方法包括以下步骤：
步骤1：按质量分数比进行备料，纯铝或铝合金锭：增稠剂：TiH2＝(96.5～99)：(2～3)：(1～2)；
步骤2：将纯铝或铝合金锭放入模具(2)中，利用温控装置(4)加热，待纯铝或铝合金锭熔化得到熔体，然后升温到850～900℃，恒温直至熔体温度均匀后，将通过进料管道(9)将增稠剂加入熔体内，并将感应线圈(5)接通交流电，交流电的输入电流强度为50A～100A，频率为800Hz～2500Hz，并向电磁搅拌装置(3)通以5～10Hz的交变电流，进行电磁搅拌；
步骤3：利用控温装置(4)将熔体温度调为620～680℃，向电磁搅拌装置(3)通以20～40Hz的交变电流，进行电磁发泡搅拌；同时将惰性气体与TiH2以气固混合物的形式经由通气口(8)通入熔体中，同时改变感应线圈电流强度及频率，进行发泡搅拌；
步骤4：待TiH2与熔体混合均匀后，保温1～6min，使熔体与TiH2进行充分发泡反应；
步骤5：反应结束后，将感应线圈(5)的交流电关闭，待模具(2)冷却，获得泡体均匀性良好的泡沫铝。
6.根据权利要求5所述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的方法，其特征在于，所述增稠剂为硬质陶瓷颗粒，包括SIC颗粒和Al2O3。
7.根据权利要求5所述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的方法，其特征在于，所述步骤2中，改变感应线圈电流强度为50A～100A，频率为800Hz～2500Hz。
8.根据权利要求5所述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的方法，其特征在于，所述步骤2中，电磁搅拌的持续时间为8～10min。
9.根据权利要求5所述的基于复合磁场作用下的电磁搅拌制备泡沫铝的方法，其特征在于，所述步骤3中，发泡搅拌的持续时间为0.5～6min。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113842853A (zh) * 2021-09-23 2021-12-28 青岛科技大学 一种磁控水合物反应生成装置
TWI789125B (zh) * 2021-11-19 2023-01-01 財團法人金屬工業研究發展中心 低壓鑄造金屬發泡系統及中間發泡裝置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101562920A (zh) * 2008-04-17 2009-10-21 西北工业大学 高温度梯度定向凝固锥形石墨感应加热器
CN102489676A (zh) * 2011-12-26 2012-06-13 大连理工大学 一种块体非晶合金超声电磁连续铸造装置和方法
CN102912172A (zh) * 2012-10-16 2013-02-06 上海大学 磁场辅助制备泡沫金属的方法及其装置
US20160108496A1 (en) * 2013-05-29 2016-04-21 Rio Tinto Alcan International Limited Rotary injector and process of adding fluxing solids in molten aluminum
CN109763012A (zh) * 2019-01-22 2019-05-17 山东理工大学 熔体发泡增强泡沫铝复合发泡剂的制备方法
CN109868385A (zh) * 2019-04-01 2019-06-11 东北大学 一种泡体均匀性良好的泡沫铝的制备装置及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101562920A (zh) * 2008-04-17 2009-10-21 西北工业大学 高温度梯度定向凝固锥形石墨感应加热器
CN102489676A (zh) * 2011-12-26 2012-06-13 大连理工大学 一种块体非晶合金超声电磁连续铸造装置和方法
CN102912172A (zh) * 2012-10-16 2013-02-06 上海大学 磁场辅助制备泡沫金属的方法及其装置
US20160108496A1 (en) * 2013-05-29 2016-04-21 Rio Tinto Alcan International Limited Rotary injector and process of adding fluxing solids in molten aluminum
CN109763012A (zh) * 2019-01-22 2019-05-17 山东理工大学 熔体发泡增强泡沫铝复合发泡剂的制备方法
CN109868385A (zh) * 2019-04-01 2019-06-11 东北大学 一种泡体均匀性良好的泡沫铝的制备装置及方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113842853A (zh) * 2021-09-23 2021-12-28 青岛科技大学 一种磁控水合物反应生成装置
TWI789125B (zh) * 2021-11-19 2023-01-01 財團法人金屬工業研究發展中心 低壓鑄造金屬發泡系統及中間發泡裝置

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