CN113249606B - 一种采用旋转提拉生产泡沫铝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用旋转提拉生产泡沫铝的方法，通过使用提拉杆与经过了增稠和发泡处理的铝合金熔体接触并开始缓慢旋转，使铝合金熔体在缓慢旋转之下生长出晶核，形成晶核后增加旋转速度，使晶核在较高的旋转速度下长大成晶粒，然后众多晶粒相连接形成晶体，在晶体形成过程中缓慢向上提拉，最终形成泡沫铝棒。通过上述方式，本发明能够促进晶体的均匀生长，使泡沫铝的结晶呈现近似于等轴晶的排列状态，以显著提升泡沫铝的力学性能，同时也有利于内部气孔的均匀分布，使最终的泡沫铝产品在力学性能优异的同时内部气孔的分布更加均匀。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料加工领域，特别是涉及一种泡沫铝材料的生产方法。
背景技术
泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征，是一种新型的功能性材料。它密度小：密度可以做到仅为金属铝的十分之一；绝佳的隔音降噪功能：在声波频率为800-4000Hz之间时，闭孔泡沫铝能隔绝90%的噪音；高吸收冲击能力：孔隙率为80%以上的泡沫铝发生50%变形时，可吸收6-9MJ/m3以上的能量；耐高温：由于多孔的特性，能承受高达1000℃的高温，是A级防火材料，同时由于是金属材料，在燃烧状态也不会产生有害气体，杜绝了火灾现场有害气体产生人身伤害的可能性；另外还具有抗腐蚀、电磁屏蔽等性能，同时具备易加工、易安装、可进行表面涂装的特性。
泡沫铝具备诸多优异性能，在各行各业均存在广阔的应用前景：在道路交通领域可以用作铁路、公路、地铁、隧道的隔音声屏障；在建筑装饰领域可以用作吸音降噪的天花板、地板、幕墙板和大型移动隔音屏等；在汽车制造领域可以用作保险杠、车厢地板、发动机舱盖、新能源车电池防爆壳等；在高铁制造领域可以用作列车地板、车厢侧衬、防撞缓冲车头等；在电子通讯领域可以用作机房降噪及电磁屏蔽；在国防军事领域可以用作野外可移动营房；在航天领域可以用作月球车及返回舱的着陆缓冲垫。
泡沫铝传统制备方法主要有两种：熔体发泡法和底部吹气法。熔体发泡法的生产流程是将660-680℃的铝液倒入放置于金属模具内的搅拌桶中，搅拌桶底部不封口，并与金属模具紧密相连，铝液在660℃时加入增粘剂进行搅拌，使熔体获得合适的发泡粘度，然后在搅拌状态下加入发泡剂，搅拌均匀后提取出搅拌器，并向上提取搅拌桶，使混合了增粘剂和发泡剂的铝液自搅拌桶底部流入模具，然后进行自然发泡并冷却，冷却结束后将泡沫铝铸件从金属模具内起模取出，按照需求切割成最终产品。底部吹气法的生产原理是将气体通过特殊的吹气装置直接注入液态金属中产生泡沫制备泡沫铝。为了防止气泡上浮到熔体表面后破裂，需要事先向熔体中加入一定量的难熔颗粒（一般为陶瓷颗粒），这些颗粒被上浮的气泡吸附，起稳定泡沫的作用，这种方法需要专门的发泡坩埚，吹气结束后在发泡坩埚中自然冷却成型。
泡沫铝传统的制备方法在发泡环节，由于受重力影响，泡沫铝中的气泡形成后自然上浮，而铝液下沉，很容易形成沿竖直方向分布的密度梯度，即底部铝液多，密度大，而顶部气泡多，密度小，造成最终泡沫铝产品的气孔和密度分布不均匀，直接影响泡沫铝产品的成品质量。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种旋转提拉的生产方法，通过使用提拉杆与经过了增稠和发泡处理的铝合金熔体接触并开始缓慢旋转，使铝合金熔体在缓慢旋转之下生长出晶核，形成晶核后增加旋转速度，使晶核在较高的旋转速度下长大成晶粒，然后众多晶粒相连接形成晶体，在晶体形成过程中缓慢向上提拉，最终形成泡沫铝棒。
本发明的有益效果是：本发明能够促进晶体的均匀生长，使泡沫铝的结晶呈现近似于等轴晶的排列状态，以显著提升泡沫铝的力学性能，同时也有利于内部气孔的均匀分布，使最终的泡沫铝产品在力学性能优异的同时内部气孔的分布更加均匀。
附图说明
图1是本发明采用旋转提拉生产泡沫铝方法较佳实施例的示意图。
附图中各部件的标记如下：1、提拉杆；2、铝合金熔体；3、泡沫铝棒；4、保温炉；5、升降支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例如下。
将纯铝铝锭或铝合金放置入中频炉内进行融化，然后加热到680℃-700℃，倒入图示的保温炉（4）中。
往保温炉（4）内加入铝液质量3%-4%的纯钙（Ca）粒作为增稠剂，加入后使用搅拌器将增稠剂和铝液搅拌均匀。
在搅拌状态下，继续往保温炉（4）内加入铝液质量1%-1.6%的氢化钛（TiH2）作为发泡剂，继续搅拌使铝液和增稠剂及发泡剂充分混合后形成铝合金熔体（2）。
待铝合金熔体（2）开始发泡后，将提拉杆（1）接触铝合金熔体（2），以8r/min -10r/min的转速缓慢旋转提拉杆（1），以使铝合金熔体（2）在提拉杆（1）前端结晶凝固，开始形成晶核。
晶核形成后，铝合金熔体（2）与提拉杆（1）也接触较为牢固了，开始提高提拉杆（1）转速至15r/min -20r/min，同时随着冷却的进行，控制升降支架（5）缓慢向上移动提拉杆（1）。
随着升降支架（5）的向上移动，最终形成泡沫铝棒（3），将泡沫铝棒（3）截取后形成最终晶粒接近等轴晶，同时气孔分布均匀，密度均匀的泡沫铝产品。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (1)
1.一种采用旋转提拉生产泡沫铝的方法，其特征在于：将纯铝铝锭或铝合金放置入中频炉内进行融化，然后加热到680℃-700℃，倒入保温炉（4）中；往保温炉（4）内加入铝液质量3%-4%的纯Ca粒作为增稠剂，加入后使用搅拌器将增稠剂和铝液搅拌均匀；在搅拌状态下，继续往保温炉（4）内加入铝液质量1%-1 .6%的TiH2作为发泡剂，继续搅拌使铝液和增稠剂及发泡剂充分混合后形成铝合金熔体（2）；待铝合金熔体（2）开始发泡后，将提拉杆（1）接触铝合金熔体（2），以8r/min -10r/min的转速缓慢旋转提拉杆（1），以使铝合金熔体（2）在提拉杆（1）前端结晶凝固，开始形成晶核；待铝合金熔体（2）与提拉杆（1）接触牢固后，开始提高提拉杆（1）转速至15r/min -20r/min，同时随着冷却的进行，控制升降支架（5）缓慢向上移动提拉杆（1）；随着升降支架（5）的向上移动，最终形成泡沫铝棒（3），将泡沫铝棒（3）截取后形成最终晶粒接近等轴晶，同时气孔分布均匀，密度均匀的泡沫铝产品。
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