CN114406029A - 一种连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属轧制和铸造技术领域，具体涉及一种连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方法。针对现有技术的不足，本发明提出了一种工艺流程简单的通过轧制制备连续密度梯度泡沫铝夹芯板的方法，极大提高了泡沫铝夹芯板整体的力学性能和能量吸收性能，拓宽了泡沫铝夹芯板的应用范围。还提出了一种采用连续铸轧方式制备预制体带材，然后将预制体带材经发泡后制成特定尺寸的具有连续密度梯度的泡沫铝材料，再将这种泡沫铝材料通过上述的轧制方式制备成泡沫铝夹芯板的工艺方法。整个工艺流程短、成本低、便于连续化生产，并且是一种净成型工艺，具有很强的适用性。

Description

一种连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方法
技术领域
本发明属于金属轧制和铸造技术领域，具体涉及一种连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方法。
背景技术
金属泡沫是由分散在其中的气相和固相组成的多孔材料，由于其特殊的结构呈现出低密度、较高的比刚度以及良好的能量吸收特性。具有致密面板的泡沫铝三明治夹芯板（AFS）所表现的压缩、拉伸、扭转或弯曲性能更是超过单一的金属泡沫。面板保护泡沫核心免受表面损伤和腐蚀，并允许结构承受拉伸载荷，这弥补了金属泡沫在这些方面的不足。虽然这样的优化也可以采用其他材料和结构，如蜂窝板，筋加强结构或华夫格板，但由于这些工程材料的各向异性特性，使得这些坚硬的结构在一定的剪切应力下很容易发生早期破坏，而金属泡沫由于其更随意的泡孔排列结构而具有更理想的各向同性行为，从而表现出更良好的力学性能。为满足轻量化设计的需要，泡沫铝夹芯板被推荐用于汽车或有轨电车的碰撞吸收器、电动汽车的电池保护盒、移动起重机车辆工作平台的支撑件、高速列车地板等，因此该类材料具有很高的应用价值和发展前景。
目前，工业上泡沫铝夹芯板的制备方法主要有以下两种（1）粉末冶金法：通过包套轧制法制得致密的预制板，随后直接发泡制得泡沫铝夹芯板（2）胶粘或钎焊：用熔体发泡法制得泡沫铝，通过机加工的方法得到泡沫板材，再与金属面板进行连接。粉末冶金法虽然可以制备出面板/芯层界面冶金结合特征的夹芯板，但是其制备流程复杂，工艺周期长，对设备精度要求高。而采用胶粘方法制备的夹芯板虽然工艺流程简单，但是对夹芯板使役环境要求苛刻，无法在潮湿高温的环境下使用，制约了夹芯板的推广与普及。
发明内容
针对现有技术的不足，作为本发明的一个方面，本发明提出了一种工艺流程简单的制备连续密度梯度泡沫铝夹芯板的方法，具体如下：
将具有连续密度梯度的泡沫铝材料进行轧制，轧制方向垂直于泡沫铝的密度梯度方向，即轧制力的方向沿密度梯度方向。
具有连续密度梯度的泡沫铝材料是指从底部到顶部，孔隙率呈连续梯度增大，密度呈连续梯度降低的泡沫铝材料。由于在轧制过程中，低密度的区域会优先变形，因而通过调控压下量和轧制道次，可以使得这种泡沫铝材料顶部的低密度部分的泡孔坍缩，顶部致密度提高。轧制过程使泡沫铝材料被“压实”的顶部和原本即密度很大且孔隙率低的底部形成“金属面板”状结构，中间的未被压实部分的有连续密度梯度的泡沫铝结构得到保留，构成夹芯板的芯层。这样即制成了具有连续密度梯度芯层的泡沫铝夹芯板成品。
所述轧制为热轧或先热轧后冷轧中的一种，轧制道次为1~5道，每一道次的压下率为3~30%，轧制速度为0.5～6m/min，制成的具有连续密度梯度芯层的泡沫铝夹芯板成品轧件的厚度为10~30mm。如采用先热轧后冷轧过程，则热轧为粗轧过程，冷轧为精轧过程，相比热轧粗轧来说，冷轧精轧每一道次压下率和轧制速度应相对更小，以对厚度进行微调，具体来说，冷轧压下率可取为3-10%，轧制速度0.5-3 m/min。
可以通过调整轧制工艺，使得形成的泡沫铝夹芯板上下“面板”等厚。
泡沫铝夹芯板通常作为冲击吸能材料使用。相比均匀密度的泡沫铝，有连续密度梯度的泡沫铝具有更稳定的变形机制和更高的能量吸收效率。然而在制备成泡沫铝夹芯板时，如采用胶粘等方法，面板与芯层的界面部分性能薄弱，容易形成提前开裂降低夹芯板整体的吸能性。而采用本发明的方法制备的泡沫铝夹芯板，面板和芯层之间为冶金结合，这种结合更加牢固，极大提高了泡沫铝夹芯板整体的力学性能和能量吸收性能，拓宽了泡沫铝夹芯板的应用范围。
作为本发明的另一个方面，提出了一种采用连续铸轧方式制备预制体带材，然后将预制体带材经发泡后制成特定尺寸的具有连续密度梯度的泡沫铝材料，再将这种泡沫铝材料通过上述的轧制方式制备成泡沫铝夹芯板的工艺方法。流程图如图1所示。
所述工艺方法包括以下步骤：
S1：将原料放入熔炼炉中保温，形成金属熔体。
原料为铝或铝合金，优选的，熔炼炉温度为700~750℃，保温时间15~25min。
S2：向所述金属熔体中添加增粘剂，或者添加增粘剂和稳定剂。添加增粘剂后，采用700～1000r/min的搅拌速度搅拌5～10min，确保增粘剂均匀分散。如果还加入稳定剂，则稳定剂在增粘剂之后加入，加入稳定剂后持续搅拌直至均匀即可。
所述增粘剂为金属钙，加入量为原料质量的1~3%；所述稳定剂优选为碳化硅、氧化铝、二氧化硅、硼化钛、碳化硼、碳化锆粉中的一种或几种，稳定剂的加入量为原料质量的2～15%，粒度为10～70μm。
所述增粘剂和稳定剂加入时，金属熔体的温度为600~750℃。
S3：向金属熔体中加入发泡剂进行搅拌分散，制得发泡金属液。
发泡剂优选为氢化钛，加入量为原料质量的0.4～2%，粒度为20～60μm。
搅拌分散的时间优选为1.5~4min，搅拌速度可以为700～3000r/min。
优选的，调整炉温至600~700℃再向金属熔体中加入发泡剂。
优选的，所述稳定剂、发泡剂在300～400℃条件下预热2～4h后再加入金属熔体。
为了延缓发泡金属液的发泡时间，方便发泡剂的充分搅拌分散以及后续的连续铸轧，氢化钛在预热并加入金属熔体之前可进行氧化处理，氧化处理方法为将氢化钛于400～500℃下在空气中氧化1～5h。
S4：将发泡金属液进行铸轧，制成可发泡预制坯板。
具体来说，可以采用倾斜式铸轧机进行铸轧。调整倾斜式铸轧机的上下辊缝，通过供料嘴将发泡金属液输送至铸轧区内，来实现发泡金属液的铸造和轧制变形，形成可发泡预制坯板。可发泡预制坯板的孔隙率低于20%。
优选的，倾斜式铸轧机上下辊中心连线与中垂线的夹角为15°，轧辊冷却水水压为0.30～0.50MPa，冷却水温度低于30℃，冷却水流量为80～100m3/h，辊缝为5.5～8mm。当原料为铝液时，铸轧速度可为900～1200mm/min，当原料为铝合金时，铸轧速度可为800～1000mm/min。
S5：将可发泡预制坯板裁剪成特定尺寸的带材，称为预制体带材；将预制体带材放入保温炉中进行保温发泡，保温发泡条件为600～700℃下保温2～5min，预制体带材发泡膨胀，发泡膨胀的膨胀率为300～600%，形成泡沫金属。
可发泡预制坯板的裁剪可通过剪板机进行。
可通过有限位装置的槽车将预制体带材送入保温炉中，采用槽车的限位装置控制预制体带材的膨胀率。
发泡过程采用的保温炉可为红外线保温炉。
S6：对泡沫金属喷洒激冷水进行冷却，待温度降至固相线，获得特定尺寸的具有连续密度梯度的泡沫铝材料。
冷却可以采用梯度冷却的方式，以确保泡沫铝材料形成连续的密度梯度。比如可以向装载泡沫金属的槽车底部喷洒冷却水，泡沫金属底部冷却速度最大，密度也最大，而越向上冷却速度越小，形成的泡孔越大，密度相对越小，从而形成由底部到顶部具有连续密度梯度的泡沫铝材料。
之后将具有连续密度梯度的泡沫铝材料按照前文所述的方式进行轧制，即可制成具有连续密度梯度芯层的泡沫铝夹芯板。
上述铸轧制备连续密度梯度泡沫铝材料的工艺方法，结合本发明提出的连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方式，可以实现本发明的连续密度梯度泡沫铝夹芯板的一体化铸轧成型。整个工艺流程短、成本低、便于连续化生产，并且是一种净成型工艺，具有很强的适用性。
附图说明
图1是本发明一种连续密度梯度泡沫铝夹芯板一体化铸轧成型方法的生产工艺流程图。
图2是本发明实施例1所制得的连续密度梯度的泡沫铝夹芯板。
具体实施方式
下面通过实施例详细描述本发明的技术方案。
实施例1
一种连续密度梯度泡沫金属夹芯板一体化铸轧成型方法，按以下步骤进行：
S1：以1060纯铝为基体，在720℃下熔化并保温15min后，形成纯铝熔体。
S2：在纯铝熔体内加入金属钙，添加量为所用纯铝的质量的1.0%，用搅拌器进行增粘，搅拌速度为700r/min，搅拌时间为10min，待熔体温度下降至670℃ 后向其中加入稳定剂碳化硼粉搅拌直至均匀（粒度60μm），添加量为纯铝质量的7%。
S3：调整炉温至680℃，加入发泡剂氢化钛（粒度45μm），并搅拌均匀（搅拌速度2500r/min，搅拌时间3min）获得发泡金属液。
稳定剂碳化硼粉与发泡剂氢化钛需要在350℃下预热2h后加入到铝熔体中。其中氢化钛加入量为纯铝质量的1.2%，加入之前在空气中400℃下氧化处理5h。
S4：发泡金属液经供料嘴直接进入倾斜式两辊轧机（轧辊直径650mm，辊面宽度1600mm，辊缝8mm），采用1.2m/min的轧制速度，冷却水压控制在0.5 MPa，冷却水温度低于30℃，冷却水流量为100m3/h，可获得厚度为8mm、宽度为1100mm的可发泡预制坯板。
S5：将经剪板机裁剪后的预制体带材放置在具有限位功能的槽车中，随后进入红外线保温发泡炉于680℃下保温3min，获得膨胀率为500%，厚度40mm的泡沫金属。
S6：将槽车从发泡炉中取出，对槽车底部喷洒激冷水冷却，冷却速度为18℃/s，待温度降至金属固相线，将连续密度梯度的泡沫铝材料取出。
对上述泡沫铝材料进行热轧，轧制温度为500℃，轧制道次为2，每道次压下率控制在30%，轧制速度为6m/min，使得泡沫铝材料顶部低密度部分的泡孔坍缩致密化，上、下面板厚度相等，最终制得厚度为19.6mm芯层呈现连续密度梯度的泡沫铝夹芯板成品。如图2所示。
实施例2
一种连续密度梯度泡沫金属夹芯板一体化铸轧成型方法，按以下步骤进行：
S1：以AlSi7Mg铝合金为基体，在700℃下熔化并保温15min后，形成合金熔体。
S2：在纯铝熔体内加入金属钙，添加量为所用纯铝的质量的1.0%，用搅拌器进行增粘，搅拌速度为800r/min，搅拌时间为10min，待熔体温度下降至620℃ 后向其中加入稳定剂碳化硅粉搅拌直至均匀（粒度10μm），添加量为纯铝质量的15%。
S3：调整炉温至610℃，加入发泡剂氢化钛（粒度45μm），并搅拌均匀（搅拌速度2000r/min，搅拌时间4min）获得发泡金属液。
稳定剂碳化硅粉与发泡剂氢化钛需要在300℃下预热3h后加入到熔体中。其中氢化钛加入量为合金质量的1.5%，加入之前在空气中440℃下氧化处理3h。
S4：发泡金属液经供料嘴直接进入倾斜式两辊轧机（轧辊直径650mm，辊面宽度1600mm，辊缝7mm），采用1.0m/min的轧制速度，冷却水压控制在0.5 MPa，冷却水温度低于30℃，冷却水流量为100m3/h，可获得厚度为7mm、宽度为1100mm的可发泡预制坯板。
S5：将经剪板机裁剪后的预制体带材放置在具有限位功能的槽车中，随后进入红外线保温发泡炉于640℃下保温3min，获得膨胀率为600%，厚度为42mm的泡沫金属。
S6：将槽车从发泡炉中取出，对槽车底部喷洒激冷水冷却，冷却速度为15℃/s，待温度降至金属固相线，将连续密度梯度的泡沫铝材料取出。
对上述泡沫铝材料进行热轧，轧制温度为450℃，轧制道次为2，每道次压下率控制在15%，轧制速度为4m/min，使得泡沫铝材料顶部低密度部分的泡孔坍缩致密化，上、下面板厚度相等，最终制得厚度为30mm，芯层呈现连续密度梯度的泡沫铝夹芯板成品。
实施例3
一种连续密度梯度泡沫金属夹芯板一体化铸轧成型方法，按以下步骤进行：
S1：以AlSi10Mg铝合金为基体，在700℃下熔化并保温15min后，形成合金熔体。
S2：在纯铝熔体内加入金属钙，添加量为所用纯铝的质量的2%，用搅拌器进行增粘，搅拌速度为800r/min，搅拌时间为10min，待熔体温度下降至650℃ 后向其中加入稳定剂硼化钛粉搅拌直至均匀（粒度50μm），添加量为纯铝质量的5%。
S3：调整炉温至610℃，加入发泡剂氢化钛（粒度60μm），并搅拌均匀（搅拌速度2000r/min，搅拌时间4min）获得发泡金属液。
稳定剂硼化钛粉与发泡剂氢化钛需要在400℃下预热2h后加入到熔体中。其中氢化钛加入量为合金质量的0.8%，加入之前在空气中480℃下氧化处理1.5h。
S4：发泡金属液经供料嘴直接进入倾斜式两辊轧机（轧辊直径650mm，辊面宽度1600mm，辊缝6mm），采用1.0m/min的轧制速度，冷却水压控制在0.4 MPa，冷却水温度低于30℃，冷却水流量为90m3/h，可获得厚度为6mm、宽度为1100mm的可发泡预制坯板。
S5：将经剪板机裁剪后的预制体带材放置在具有限位功能的槽车中，随后进入红外线保温发泡炉于630℃下保温2min，获得膨胀率为400%，厚度为24mm泡沫金属。
S6：将槽车从发泡炉中取出，对槽车底部喷洒激冷水冷却，冷却速度为20℃/s，待温度降至金属固相线，将连续密度梯度的泡沫铝材料取出。
对上述泡沫铝材料进行热轧，轧制温度为420℃，轧制道次为2，每道次压下率控制在10%，轧制速度为3m/min，使得泡沫铝材料顶部低密度部分的泡孔坍缩致密化，上、下面板厚度相等，最终制得厚度为19.5mm，芯层呈现连续密度梯度的泡沫铝夹芯板成品。
实施例4
一种连续密度梯度泡沫金属夹芯板一体化铸轧成型方法，按以下步骤进行：
S1：以3003铝合金为基体，在730℃下熔化并保温20min后，形成合金熔体。
S2：在纯铝熔体内加入金属钙，添加量为所用纯铝的质量的1.5%，用搅拌器进行增粘，搅拌速度为900r/min，搅拌时间为10min，待熔体温度下降至660℃ 后向其中加入稳定剂碳化锆粉搅拌直至均匀（粒度50μm），添加量为纯铝质量的7%。
S3：调整炉温至660℃，加入发泡剂氢化钛（粒度45μm），并搅拌均匀（搅拌速度2000r/min，搅拌时间3min）获得发泡金属液。
稳定剂碳化锆粉与发泡剂氢化钛需要在300℃下预热3h后加入到熔体中。其中氢化钛加入量为合金质量的0.4%，加入之前在空气中450℃下氧化处理2.5h。
S4：发泡金属液经供料嘴直接进入倾斜式两辊轧机（轧辊直径650mm，辊面宽度1600mm，辊缝6.5mm），采用1.0m/min的轧制速度，冷却水压控制在0.4 MPa，冷却水温度低于30℃，冷却水流量为90m3/h，可获得厚度为6.5mm、宽度为1100mm的可发泡预制坯板。
S5：将经剪板机裁剪后的预制体带材放置在具有限位功能的槽车中，随后进入红外线保温发泡炉于680℃下保温3min，获得膨胀率300%，厚度为19.5mm的泡沫金属。
S6：将槽车从发泡炉中取出，对槽车底部喷洒激冷水冷却，冷却速度为18℃/s，待温度降至金属固相线，将连续密度梯度的泡沫铝材料取出。
对上述泡沫铝材料进行热轧，轧制温度为490℃，轧制道次为2，每道次压下率控制在25%，轧制速度为4m/min，使得泡沫铝材料顶部低密度部分的泡孔坍缩致密化，上、下面板厚度相等，最终制得厚度为11mm，芯层呈现连续密度梯度的泡沫铝夹芯板成品。
实施例5
一种连续密度梯度泡沫金属夹芯板一体化铸轧成型方法，按以下步骤进行：
S1：以5052铝合金为基体，在730℃下熔化并保温20min后，形成合金熔体。
S2：在纯铝熔体内加入金属钙，添加量为所用纯铝的质量的1.5%，用搅拌器进行增粘，搅拌速度为950r/min，搅拌时间为10min，待熔体温度下降至655℃ 后向其中加入稳定剂二氧化硅搅拌直至均匀（粒度55μm），添加量为纯铝质量的2%。
S3：调整炉温至650℃，加入发泡剂氢化钛（粒度40μm），并搅拌均匀（搅拌速度2800r/min，搅拌时间2min）获得发泡金属液。
稳定剂碳化锆粉与发泡剂氢化钛需要在300℃下预热4h后加入到熔体中。其中氢化钛加入量为合金质量的2%，加入之前在空气中500℃下氧化处理1h。
S4：发泡金属液经供料嘴直接进入倾斜式两辊轧机（轧辊直径650mm，辊面宽度1600mm，辊缝5.6mm），采用0.9m/min的轧制速度，冷却水压控制在0.3 MPa，冷却水温度低于30℃，冷却水流量为80m3/h，可获得厚度为5.6mm、宽度为1100mm的可发泡预制坯板。
S5：将经剪板机裁剪后的预制体带材放置在具有限位功能的槽车中，随后进入红外线保温发泡炉于675℃下保温5min，获得膨胀率为500%，厚度为28mm的泡沫金属。
S6：将槽车从发泡炉中取出，对槽车底部喷洒激冷水冷却，冷却速度为24℃/s，待温度降至金属固相线，将连续密度梯度的泡沫铝材料取出。
对上述泡沫铝材料进行热轧，轧制温度为480℃，轧制道次为2，每道次压下率控制在20%以内，轧制速度为4m/min，使得泡沫铝材料顶部低密度部分的泡孔坍缩致密化，上、下面板厚度相等，最终制得厚度为18mm，芯层呈现连续密度梯度的泡沫铝夹芯板成品。
实施例6
一种连续密度梯度泡沫金属夹芯板一体化铸轧成型方法，按以下步骤进行：
S1：以7075铝合金为基体，在720℃下熔化并保温25min后，形成合金熔体。
S2：在纯铝熔体内加入金属钙，添加量为所用纯铝的质量的1.5%，用搅拌器进行增粘，搅拌速度为1000r/min，搅拌时间为10min，待熔体温度下降至660℃ 后向其中加入稳定剂氧化铝粉搅拌直至均匀（粒度70μm），添加量为纯铝质量的10%。
S3：调整炉温至650℃，加入发泡剂氢化钛（粒度45μm），并搅拌均匀（搅拌速度2200r/min，搅拌时间3min）获得发泡金属液。
稳定剂氧化铝粉与发泡剂氢化钛需要在300℃下预热4h后加入到熔体中。其中氢化钛加入量为合金质量的1.2%，加入之前在空气中420℃下氧化处理4h。
S4：发泡金属液经供料嘴直接进入倾斜式两辊轧机（轧辊直径650mm，辊面宽度1600mm，辊缝5.6mm），采用0.8m/min的轧制速度，冷却水压控制在0.3 MPa，冷却水温度低于30℃，冷却水流量为80m3/h，可获得厚度为5.6mm、宽度为1100mm的可发泡预制坯板。
S5：将经剪板机裁剪后的预制体带材放置在具有限位功能的槽车中，随后进入红外线保温发泡炉于680℃下保温3min，获得膨胀率为400%，厚度为22.4mm的泡沫金属。
S6：将槽车从发泡炉中取出，对槽车底部喷洒激冷水冷却，冷却速度为21℃/s，待温度降至金属固相线，将连续密度梯度的泡沫铝材料取出。
对上述泡沫铝材料进行热轧，轧制温度为380℃，轧制道次为3，每道次压下率控制在10%，轧制速度为4m/min，使得泡沫铝材料顶部低密度部分的泡孔坍缩致密化，上、下面板厚度相等，最终制得厚度为16.3mm，芯层呈现连续密度梯度的泡沫铝夹芯板成品。
实施例7
一种连续密度梯度泡沫金属夹芯板一体化铸轧成型方法，按以下步骤进行：
S1：以1060纯铝为基体，在750℃下熔化并保温15min后，形成纯铝熔体。
S2：在纯铝熔体内加入金属钙，添加量为所用纯铝的质量的3.0%，用搅拌器进行增粘（转速700r/min，时间5min）。
S3：调整炉温至670℃，加入发泡剂氢化钛（粒度20μm），并搅拌均匀（搅拌速度2000r/min，搅拌时间3min）获得发泡金属液。
发泡剂氢化钛需要在300℃下预热2h后加入到铝熔体中。其中氢化钛加入量为纯铝质量的1.2%，加入之前在空气中400℃下氧化处理5h。
S4：发泡金属液经供料嘴直接进入倾斜式两辊轧机（轧辊直径650mm，辊面宽度1600mm，辊缝8mm），采用0.9m/min的轧制速度，冷却水压控制在0.5 MPa，冷却水温度低于30℃，冷却水流量为90m3/h，可获得厚度为8mm、宽度为1100mm的可发泡预制坯板。
S5：将经剪板机裁剪后的预制体带材放置在具有限位功能的槽车中，随后进入红外线保温发泡炉于680℃下保温2min，获得膨胀率400%，厚度为32mm的泡沫金属 。
S6：将槽车从发泡炉中取出，对槽车底部喷洒激冷水冷却，冷却速度为18℃/s，待温度降至金属固相线，将连续密度梯度的泡沫铝材料取出。
对上述泡沫铝材料进行热轧，轧制温度为500℃，轧制道次为4，每道次压下率控制在10%以内，轧制速度为6m/min，使得泡沫铝材料顶部低密度部分的泡孔坍缩致密化，上、下面板厚度相等，最终制得厚度为21mm，芯层呈现连续密度梯度的泡沫铝夹芯板成品。
实施例8
一种连续密度梯度泡沫金属夹芯板一体化铸轧成型方法，按以下步骤进行：
S1：以1060纯铝为基体，在750℃下熔化并保温15min后，形成纯铝熔体。
S2：在纯铝熔体内加入金属钙，添加量为所用纯铝的质量的2.0%，用搅拌器进行增粘（转速700r/min，时间7.5min）。
S3：调整炉温至690℃，加入发泡剂氢化钛（粒度45μm），并搅拌均匀（搅拌速度3000r/min，搅拌时间1.5min）获得发泡金属液。
发泡剂氢化钛需要在300℃下预热3h后加入到铝熔体中。其中氢化钛加入量为纯铝质量的1.2%，加入之前在空气中400℃下氧化处理5h。
S4：发泡金属液经供料嘴直接进入倾斜式两辊轧机（轧辊直径650mm，辊面宽度1600mm，辊缝7mm），采用1.0m/min的轧制速度，冷却水压控制在0.5 MPa，冷却水温度低于30℃，冷却水流量为90m3/h，可获得厚度为7mm、宽度为1100mm的可发泡预制坯板。
S5：将经剪板机裁剪后的预制体带材放置在具有限位功能的槽车中，随后进入红外线保温发泡炉于680℃下保温3min，获得膨胀率为500%，厚度为35mm泡沫金属 。
S6：将槽车从发泡炉中取出，对槽车底部喷洒激冷水冷却，冷却速度为18℃/s，待温度降至金属固相线，将连续密度梯度的泡沫铝材料取出。
对上述泡沫铝材料进行热轧和冷轧：热轧温度为500℃，热轧轧制道次为3，每道次压下率控制在20%以内，热轧速度为5m/min；冷轧温度为200℃，冷轧道次为1，冷轧道次压下率为5%，冷轧速度为0.5m/min。轧制使得泡沫铝材料顶部低密度部分的泡孔坍缩致密化，上、下面板厚度相等，最终制得厚度为17mm，芯层呈现连续密度梯度的泡沫铝夹芯板成品。

Claims (10)

1.一种连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方法，其特征在于，将具有连续密度梯度的泡沫铝材料进行轧制，轧制方向垂直于泡沫铝的密度梯度方向，制得具有连续密度梯度芯层的泡沫铝夹芯板成品。
2.根据权利要求1所述的连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方法，其特征在于，所述轧制为热轧或先热轧后冷轧中的一种；轧制道次为1~5，每一道次的压下量为3~30%，轧制速度为0.5～6m/min，制成的具有连续密度梯度芯层的泡沫铝夹芯板成品轧件的厚度为10~30mm。
3.根据权利要求1所述的连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方法，其特征在于，所述具有连续密度梯度的泡沫铝材料的制备方法包括以下步骤：
S1：将原料放入熔炼炉中保温，形成金属熔体；
S2：向所述金属熔体中添加增粘剂，或者添加增粘剂和稳定剂，并持续搅拌；
S3：向金属熔体中加入发泡剂进行搅拌分散，制得发泡金属液；
S4：将发泡金属液进行铸轧，制成可发泡预制坯板；
S5：将可发泡预制坯板裁剪成特定尺寸的带材，称为预制体带材；将预制体带材放入保温炉中进行保温发泡，预制体带材发泡膨胀，形成泡沫金属；
S6：对泡沫金属喷洒激冷水进行冷却，待温度降至固相线，获得特定尺寸的具有连续密度梯度的泡沫铝材料。
4.根据权利要求3所述的连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，原料为铝或铝合金，熔炼炉温度为700~750℃，保温时间15~25min。
5.根据权利要求3所述的连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方法，其特征在于，步骤S2中：所述增粘剂为金属钙，加入量为原料质量的1~3%；所述稳定剂为碳化硅、氧化铝、二氧化硅、硼化钛、碳化硼、碳化锆粉中的一种或几种，稳定剂的加入量为原料质量的2～15%，粒度为10～70μm；所述添加增粘剂或者增粘剂和稳定剂时，金属熔体的温度为600～750℃；添加增粘剂后，搅拌速度为700～1000r/min，搅拌时间为5～10min。
6.根据权利要求3所述的连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的发泡剂为氢化钛，加入量为原料质量的0.4～2.0%，粒度为20～60μm；所述步骤S3中调整炉温至600~700℃再向金属熔体中加入发泡剂；所述稳定剂、发泡剂在300～400℃条件下预热2～4h后再加入金属熔体；所述步骤3中搅拌分散的时间为1.5~4min，搅拌速度为700～3000r/min。
7.根据权利要求6所述的连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方法，其特征在于，所述氢化钛在预热并加入金属熔体之前进行氧化处理，氧化处理方法为将氢化钛于400～500℃下在空气中氧化1～5h。
8.根据权利要求3所述的连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的铸轧采用倾斜式铸轧机，上下辊中心连线与中垂线的夹角为15°，轧辊冷却水水压为0.20～0.50MPa，冷却水温度低于30℃，冷却水流量为80～100m3/h，辊缝为5.5～8mm；当原料为铝液时，铸轧速度为900～1200mm/min，当原料为铝合金时，铸轧速度为800～1000mm/min。
9.根据权利要求3所述的连续密度梯度泡沫铝夹芯板的轧制制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，保温发泡条件为600～700℃下保温2～5min，发泡膨胀的膨胀率为300～600%。
10.一种连续密度梯度泡沫铝夹芯板，其特征在于，其制备方法如权利要求1至9中任一项所述。
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