CN1424416A - 一种高强轻质泡沫铝复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高强轻质泡沫铝复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1424416A
CN1424416A CN 03100180 CN03100180A CN1424416A CN 1424416 A CN1424416 A CN 1424416A CN 03100180 CN03100180 CN 03100180 CN 03100180 A CN03100180 A CN 03100180A CN 1424416 A CN1424416 A CN 1424416A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hollow body
foamed aluminium
preparation
strength light
matrix material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 03100180
Other languages
English (en)
Other versions
CN1219089C (zh
Inventor
武高辉
姜龙涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin University of Technology Robot Group Co., Ltd.
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN 03100180 priority Critical patent/CN1219089C/zh
Publication of CN1424416A publication Critical patent/CN1424416A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1219089C publication Critical patent/CN1219089C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

一种高强轻质泡沫铝复合材料及其制备方法，它涉及一种含有封闭型微孔的轻质泡沫铝复合材料及其制备工艺。它是在铝材料(7)内铸有空心体(8)而形成的含有封闭微孔的泡沫铝。其制备方法是(1)将空心体装入模具的型腔之内；(2)预热：将装有空心体的模具预热至450℃～550℃，铝材料加热至溶化；(3)将铝材料浇注到模具内；(4)加压浸渗：通过压力机施加压力，使金属液体浸渗到空心体之间的间隙之中；(5)保压冷却：金属液体完全浸渗之后，保持压力并冷却；(6)脱模，取出多孔铸锭。它解决了现有的泡沫铝材料强度低、气孔大，以及现有的泡沫铝的制备方法难控制、生产成本高、对合金成份要求严格的问题。

Description

一种高强轻质泡沫铝复合材料及其制备方法
技术领域：本发明涉及一种含有封闭型微孔的轻质泡沫铝复合材料及其制备工艺。
背景技术：含空洞合金也称泡沫金属或发泡金属，如发泡铝、发泡镍、发泡铜等。由于这种金属具有多孔的特殊结构，可以实现多功能化于一体，具有比重轻、阻尼减震、能量吸收、降噪(包括吸声、隔声、消声)隔热、散热、电磁屏蔽、不燃烧等特点，其民用前景和军用前景十分广泛。发泡铝自80年代初由日本研制成功以来，引起世界各国的关注，美国、英国、德国等先进国家都投入大量经费予以研究。俄罗斯的研究更早，但前期未有报道，其工艺水平更为先进。发泡合金通常有两类，一类为通孔，一类为封闭孔，泡沫金属目前可工程化的制备方法主要有三大类，一种为粉末冶金法：将金属盐与合金混合烧结后，将金属盐去除，得到通孔的泡沫金属，这种方法工艺设备复杂、成本高；另一种方法是吹气法：在特定成分的熔融金属中吹入惰性气体，适当时机冷却，得到含有封闭式气孔的金属型材。这种方法可以得到连续板材，但无法得到大块状材料，该工艺对金属液体的粘度的要求很苛刻，合金的成分须精确调整、成本高；还有一种是发泡法：在熔融的具有特定成分的金属中投入化学发气剂，产生气泡之后适当时机冷却，得到封闭孔的金属型材，这种方法工艺复杂，工艺参数难控制，对合金的成分要求严格，气孔大小不易控制，成本高。另一方面，吹气法和发泡法的材料强度很低，气孔大(一般为2～5mm)，不均匀，对使用条件有一定的限制，难以直接应用于承载和减震环境。因此，研究适用于各种合金、低成本、高强度的轻质多孔合金是国民经济发展的急需。
发明内容：本发明提供一种高强轻质泡沫铝复合材料及其制造方法，它解决了现有的泡沫铝材料强度低、气孔大，以及现有的泡沫铝的制备方法难控制、生产成本高、对合金成份要求严格的问题。本发明的轻质泡沫铝复合材料是在铝材料7内铸有空心体8而形成的含有封闭微孔的泡沫铝，该空心体8为空心的玻璃珠或煤燃烧后的粉煤灰在水中的漂浮物体。本发明的轻质泡沫铝复合材料的制备方法是：(1)将空心体装入模具的型腔之内；(2)预热：将装有空心体的模具预热至450℃～550℃，铝材料加热至溶化；(3)将铝材料浇注到模具内；(4)加压浸渗：通过压力机施加压力，使金属液体浸渗到空心体之间的间隙之中；(5)保压冷却：金属液体完全浸渗之后，保持压力并冷却；(6)脱模，取出多孔铸锭。所用空心体的大小不限，一般直径在0.1～3mm为最佳，空心体的内腔直径在0.02～2mm为最佳。铝材料的加热温度在700℃～750℃。在加压浸渗过程中施加的压力为30MPa～55MPa。模具中装入空心体的体积占模具内腔总体积的40％～70％。本发明的主要方法是将空心体按照一定比例在金属模具中制成预制体，在适当的工艺参数下，将熔融的金属液体倒入模具，通过压力机的冲头加压，使熔融金属渗入到玻璃珠间隙之中，随即冷却，达到多孔材料制备的目的。本发明的积极效果是不用通常的吹气法、反应发气法，而是以空心体的空心作为泡沫金属的空孔，在金属中加入空心体得到轻质多孔复合材料，这种材料对基体合金几乎无选择，可以使用工业废铝、民用废铝等，因此，可以根据需要选择不同的基体合金，孔隙率可以达到30％～60％，实现高比强、阻尼减震、隔音、能量吸收等多功能，而且成本低，成品率几乎100％。本发明的高强轻质泡沫铝复合材料具有强度高、成本低、气孔大小易控制的优点。
附图说明：图1是本发明的高强轻质泡沫铝复合材料的结构示意图，图2是具体实施方式一中制备方法所用模具的结构示意图。
具体实施方式一：本实施方式的高强轻质泡沫铝复合材料是在铝材料7内铸有空心的玻璃珠8(参阅图1)。该泡沫铝的制备方法所用的模具(参阅图2)由冲头1、模具体4、压力机台面5、电炉6组成。模具内腔上部为铸腔2，下部为型腔3。其制备步骤是：(1)玻璃珠装填：将平均直径为0.1mm的空心玻璃珠装入模具型腔，型腔体积为φ80×60mm，装入115g，压实。此时预计体积率约为40％；(2)预热。将装有玻璃珠的模具在电炉中加热至450℃，基体合金采用6061铝合金，铝合金在另一电炉中加热至750℃；(3)将基体铝合金浇注至模具注腔之内；(4)加压：通过压力机施加压力，此时压力约为45Mpa；(5)保压冷却：金属液体完全浸渗之后；保持压力；(6)自然冷却脱模，取出铸锭材料。性能测试结果：比重法测得孔隙率＝38％，比重＝1.6g/cm3；铸态下三点弯曲强度160Mpa。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，该泡沫铝的制备步骤是：(1)玻璃珠装填：将平均直径为0.2mm的玻璃珠装入模具型腔，型腔体积为φ85×60mm，装入92g，压实，此时预计体积率约为50％；(2)预热。将装有玻璃珠的模具在电炉中加热至500℃，基体合金采用工业废铝，废铝在另一电炉中加热至700℃；(3)将基体铝合金浇注至模具注腔之内；(4)加压：通过压力机施加压力，此时压力约为38Mpa；(5)保压冷却：金属液体完全浸渗之后，保持压力；自然冷却到450℃左右；(6)脱模，取出铸锭材料。性能测试结果：比重约为1.4g/cm3，孔隙率约为50％，拉伸强度95Mpa。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，该泡沫铝的制备步骤是：(1)玻璃珠装填：将平均直径为0.2mm的玻璃珠装入模具型腔，型腔体积为φ200×100mm，装入1070g，压实，此时预计体积率约为45％；(2)预热。将装有玻璃珠的模具在电炉中加热至450℃，基体合金采用7075铝合金边角料，在另一电炉中加热至730℃，融化；(3)将基体铝合金浇注至模具注腔之内；(4)加压：通过压力机施加压力，此时压力约为50Mpa；(5)保压冷却：保持压力50Mpa不变，温度降至约400℃时卸载；(6)脱模，取出铸锭材料。性能测试结果：比重约为1.6g/cm3，孔隙率约为40％，常规时效处理后拉伸强度210Mpa。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是，该泡沫铝的制备步骤是：(1)玻璃珠装填：将直径约为3mm和1mm的玻璃珠各50％混合，装入模具型腔，型腔体积为φ200×100mm，装入1160g，压实。(2)预热。将装有玻璃珠的模具在电炉中加热至500℃，基体合金采用再生废铝，在另一电炉中加热至730℃融化；(3)将基体铝合金浇注至模具注腔之内；(4)加压：通过压力机施加压力，此时压力约为40Mpa；(5)保压冷却：保持压力40Mpa不变，温度降至约500℃时卸载；(6)脱模，取出铸锭材料。性能测试结果：比重约为1.6g/cm3，孔隙率约为60％，铸态拉伸强度150Mpa。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一、二、三或四不同的是，用煤燃烧后的粉煤灰在水中的漂浮物体代替空心的玻璃珠。该漂浮物体为空心结构，外部形状为近似球体，主要成份为SiO2·Al2O3。该漂浮物体可以从火力发电厂或锅炉的燃煤排放的粉煤灰中取得。所获得的泡沫铝复合材料当气孔率在50％时三点弯曲强度为450MPa，密度约为1.7g/cm3。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一、二、三、四或五不同的是，空心玻璃珠或粉煤灰在水中的漂浮物体在装入模具之前需首先用氢氟酸腐蚀表面，使其粗糙化，所用氢氟酸的浓度为1％～3％，腐蚀时间为5～15分钟。

Claims (10)

1、一种高强轻质泡沫铝复合材料，其特征在于它是在铝材料(7)内铸有空心体(8)而形成的含有封闭微孔的泡沫铝。
2、根据权利要求1所述的一种高强轻质泡沫铝复合材料，其特征在于该空心体(8)为空心的玻璃珠或煤燃烧后的粉煤灰在水中的漂浮物体。
3、一种高强轻质泡沫铝复合材料的制备方法，其特征在于(1)将空心体装入模具的型腔之内；(2)预热：将装有空心体的模具预热至450℃～550℃，铝材料加热至溶化；(3)将铝材料浇注到模具内；(4)加压浸渗：通过压力机施加压力，使金属液体浸渗到空心体之间的间隙之中；(5)保压冷却：金属液体完全浸渗之后，保持压力并冷却；(6)脱模，取出多孔铸锭。
4、根据权利要求3所述的一种高强轻质泡沫铝复合材料的制备方法，其特征在于所用空心体的直径在0.1mm～3mm，空心体的内腔直径在0.02mm～2mm。
5、根据权利要求3所述的一种高强轻质泡沫铝复合材料的制备方法，其特征在于铝材料的加热温度在700℃～750℃。
6、根据权利要求3所述的一种高强轻质泡沫铝复合材料的制备方法，其特征在于在加压浸渗过程中施加的压力为30MPa～55MPa。
7、根据权利要求3所述的一种高强轻质泡沫铝复合材料的制备方法，其特征在于模具中装入空心体的体积占模具内腔总体积的40％～70％。
8、根据权利要求3、4或7所述的一种高强轻质泡沫铝复合材料的制备方法，其特征在于该空心体为空心的玻璃珠或煤燃烧后的粉煤灰在水中的漂浮物体。
9、根据权利要求8所述的一种高强轻质泡沫铝复合材料的制备方法，其特征在于空心体在装入模具之前需首先用氢氟酸腐蚀表面，使其粗糙化。
10、根据权利要求9所述的一种高强轻质泡沫铝复合材料的制备方法，其特征在于所用氢氟酸的浓度为1％～3％，腐蚀时间为5～15分钟。
CN 03100180 2003-01-09 2003-01-09 一种高强轻质泡沫铝复合材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN1219089C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 03100180 CN1219089C (zh) 2003-01-09 2003-01-09 一种高强轻质泡沫铝复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 03100180 CN1219089C (zh) 2003-01-09 2003-01-09 一种高强轻质泡沫铝复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1424416A true CN1424416A (zh) 2003-06-18
CN1219089C CN1219089C (zh) 2005-09-14

Family

ID=4789789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 03100180 Expired - Fee Related CN1219089C (zh) 2003-01-09 2003-01-09 一种高强轻质泡沫铝复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1219089C (zh)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100341644C (zh) * 2005-12-26 2007-10-10 中国科学院长春应用化学研究所 高镁铝合金－膨胀矿石复合材料的制备方法
CN100341645C (zh) * 2005-12-26 2007-10-10 中国科学院长春应用化学研究所 镁合金－珍珠岩泡沫复合材料的制备方法
CN100410401C (zh) * 2006-06-15 2008-08-13 太原科技大学 制造泡沫铝材装置中的压头
CN100418672C (zh) * 2007-02-12 2008-09-17 哈尔滨工业大学 一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法
CN102054796A (zh) * 2010-11-17 2011-05-11 上海筛另丝电子科技有限公司 一种干式自发循环散热器
CN102212722A (zh) * 2011-05-09 2011-10-12 河南理工大学 一种颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN101740020B (zh) * 2009-11-30 2013-01-09 大连大学 开孔Al-Cu吸声材料及其制备方法
CN101624094B (zh) * 2009-08-16 2013-02-13 宋培荣 一种减重量、微重量、零重量、负重量材料制作方法
CN106670466A (zh) * 2017-01-21 2017-05-17 杨林 一种泡沫铝的制备方法
CN109207776A (zh) * 2018-10-09 2019-01-15 孟婷婷 一种复合发泡材料制备系统及方法
CN109396394A (zh) * 2018-12-20 2019-03-01 成都洛的高新材料技术有限公司 复合浮体材料及其制备工艺
CN110303158A (zh) * 2019-08-13 2019-10-08 广西大学 一种新型制备泡沫铝的方法
CN112893811A (zh) * 2020-07-12 2021-06-04 中科天元(北京)科技发展有限公司 一种轻质隔热吸声复合材料及其制备方法
CN113024140A (zh) * 2021-04-01 2021-06-25 广东博智林机器人有限公司 一种复合材料及其制备方法、改性方法和应用
DE112019005744T5 (de) 2018-11-16 2021-07-29 Ondokuz Mayis Universitesi Aluminumschrott-basierter mehrschichtiger Hybrid- und funktionell-gradierter Verbundschaum und dessen Herstellungsverfahren
CN114231779A (zh) * 2021-12-20 2022-03-25 哈尔滨工业大学 一种玻璃微珠增强多孔铝基复合材料的制备方法

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100341644C (zh) * 2005-12-26 2007-10-10 中国科学院长春应用化学研究所 高镁铝合金－膨胀矿石复合材料的制备方法
CN100341645C (zh) * 2005-12-26 2007-10-10 中国科学院长春应用化学研究所 镁合金－珍珠岩泡沫复合材料的制备方法
CN100410401C (zh) * 2006-06-15 2008-08-13 太原科技大学 制造泡沫铝材装置中的压头
CN100418672C (zh) * 2007-02-12 2008-09-17 哈尔滨工业大学 一种含有微小封闭孔的铝基多孔复合材料的制备方法
CN101624094B (zh) * 2009-08-16 2013-02-13 宋培荣 一种减重量、微重量、零重量、负重量材料制作方法
CN101740020B (zh) * 2009-11-30 2013-01-09 大连大学 开孔Al-Cu吸声材料及其制备方法
CN102054796A (zh) * 2010-11-17 2011-05-11 上海筛另丝电子科技有限公司 一种干式自发循环散热器
CN102054796B (zh) * 2010-11-17 2015-02-18 上海筛另丝电子科技有限公司 一种干式自发循环散热器
CN102212722A (zh) * 2011-05-09 2011-10-12 河南理工大学 一种颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN102212722B (zh) * 2011-05-09 2012-07-04 河南理工大学 一种颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN106670466A (zh) * 2017-01-21 2017-05-17 杨林 一种泡沫铝的制备方法
CN109207776A (zh) * 2018-10-09 2019-01-15 孟婷婷 一种复合发泡材料制备系统及方法
CN109207776B (zh) * 2018-10-09 2021-02-26 古汉汽车零部件(常熟)有限公司 一种复合发泡材料制备系统及方法
DE112019005744T5 (de) 2018-11-16 2021-07-29 Ondokuz Mayis Universitesi Aluminumschrott-basierter mehrschichtiger Hybrid- und funktionell-gradierter Verbundschaum und dessen Herstellungsverfahren
CN109396394A (zh) * 2018-12-20 2019-03-01 成都洛的高新材料技术有限公司 复合浮体材料及其制备工艺
CN110303158A (zh) * 2019-08-13 2019-10-08 广西大学 一种新型制备泡沫铝的方法
CN112893811A (zh) * 2020-07-12 2021-06-04 中科天元(北京)科技发展有限公司 一种轻质隔热吸声复合材料及其制备方法
CN113024140A (zh) * 2021-04-01 2021-06-25 广东博智林机器人有限公司 一种复合材料及其制备方法、改性方法和应用
CN114231779A (zh) * 2021-12-20 2022-03-25 哈尔滨工业大学 一种玻璃微珠增强多孔铝基复合材料的制备方法
CN114231779B (zh) * 2021-12-20 2022-08-09 哈尔滨工业大学 一种玻璃微珠增强多孔铝基复合材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1219089C (zh) 2005-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1219089C (zh) 一种高强轻质泡沫铝复合材料及其制备方法
CN104588617B (zh) 一步制备金属基轻质复合材料的方法
CN104046826B (zh) 一种泡沫镁基材料及其制备方法
CN104593652B (zh) 准晶及氧化铝混合颗粒增强镁基复合材料及其制造方法
CN104313383A (zh) 一种闭孔泡沫镁合金复合材料的制备方法
US6444007B1 (en) Production of metal foams
Broxtermann et al. Comparative study of stir casting and infiltration casting of expanded glass-aluminium syntactic foams
CN103882185B (zh) 高压底吹精炼铸造装置以及用其冶炼高氮钢的方法
CN101182607A (zh) 一种泡沫铝构件的近终形制备方法
CN101463434B (zh) 泡沫镁合金的制备方法
CN101538666A (zh) 用于亚共晶铝硅合金的Al-Sb-Y-Mg变质剂及其制备工艺
CN101928845A (zh) 含锂的合金材料制造方法
CN107326208A (zh) 一种泡沫镁或泡沫镁合金及其制备方法
CN112941358B (zh) 一种石墨烯增强Mg-Al-Zn合金的制备方法
US5221324A (en) Lightweight metal with isolated pores and its production
Li et al. Preparation and characterization of aluminum foams with ZrH2 as foaming agent
CN109020603B (zh) 一种Cu-Ti合金微粉包覆下多孔ZTA陶瓷预制体及其制备和应用
CN104805324A (zh) 一种粉末冶金法制备泡沫锌基材料的方法
CN104988342B (zh) 一种锆合金熔炼和浇铸方法
CN105986136A (zh) 一种添加稀土元素的高性能铝合金及其制备方法
CN112941360B (zh) 一种碳纳米管增强铝合金半固态浆料的制备方法
CN112427622B (zh) 泡沫铝铸造成形方法
CN103352164A (zh) 利用预制块制备碳纳米管铸钢复合材料的方法
CN2617778Y (zh) 含微小封闭空洞的泡沫铝
CN101148711B (zh) 一种制备Mg基大块非晶合金的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190802

Address after: 150000 Heilongjiang Province, Harbin City Economic Development Zone haping Road District Dalian road and Xingkai road junction

Patentee after: Harbin University of Technology Robot Group Co., Ltd.

Address before: 150001 letter box 433 of Harbin University of Technology, 92 Xidazhi Street, Nangang District, Harbin City, Heilongjiang Province

Patentee before: Harbin Institute of Technology

TR01 Transfer of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20050914

Termination date: 20200109

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee