CN1935414A - 一种制备泡沫锌铝合金的负压铸造法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种制备泡沫锌铝合金的负压铸造法，按以下步骤进行：将工业食盐去结晶水处理，破碎成颗粒；制备锌铝合金溶液，控制锌铝合金熔体渗流温度为450℃～550℃；将食盐颗粒倒入模具中紧实，把装有食盐颗粒的模具的一端插入锌铝合金熔体中，模具的另一端通过真空管与真空罐相连接，抽真空使真空罐的真空度达到－0.01～－0.08MPa，使锌铝合金熔体在负压下渗流；渗流结束、锌铝合金凝固后，取出食盐颗粒与锌铝合金的复合体，除去食盐颗粒，即得到泡沫锌铝合金。该方法使渗流在负压下进行，克服了由于铝的表面张力较大，熔融后向颗粒间隙的充较为困难的问题，制备得到泡沫锌铝合金新材料，应用范围更加广泛。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制备技术领域，涉及一种泡沫锌铝合金的制备方法，具体涉及一种制备泡沫锌铝合金的负压铸造法。
背景技术
泡沫金属全称多孔泡沫金属材料，是指内部有大量气孔(一般孔隙率θ＞0.4)的金属。它具有比重小、比表面大、能量吸收性好、导热率低(闭孔体)、换热散热能力高(通孔体)、吸声性好(通孔体)、渗透性优(通孔体)、电磁波吸收性好(通孔体)、阻焰、隔热、减震、阻尼、气敏等特点，尤其是泡沫铝已经被应用于航天、航空、运输、环保、能源、交通、消声减震、生物等各种高科技领域。而以锌为基体材料的Zn-Al合金是典型的超塑性阻尼合金，具有高阻尼的性能，若将其制作成泡沫，将会使其具有更好的阻尼的性能，具有很广泛的用途。
泡沫金属的制备方法很多，有铸造法、粉末冶金法、金属沉积法、烧结法、熔融金属发泡法和共晶定向凝固法等，其中铸造法具有生产工艺简单、成本低，可获得高的孔隙率且孔径均匀、通孔性好，便于工业推广应用等优点。但这种方法制备泡沫Zn-Al合金时，由于它的表面张力较大，使熔融金属向颗粒间隙的填充较困难，常规的铸造法很难满足要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备泡沫锌铝合金的负压铸造法，解决了普通铸造法制备Zn-Al合金时，熔融金属向填料粒子中渗流困难的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种制备泡沫锌铝合金的负压铸造法，以食盐为孔隙预制体，以锌铝合金为基体材料，使泡沫锌铝合金的制备在负压状态下进行，该方法按以下步骤进行：
a.将工业食盐融化、去结晶水处理，凝固后将其破碎成颗粒，置于球磨机中进行球磨，然后筛分成粒径为0.1～1.0mm的颗粒；
b.制备锌铝合金溶液，控制锌铝合金熔体渗流温度为450℃～550℃；
c.将上述处理后的食盐颗粒倒入模具中紧实，在450℃～550℃区间预热，把装有食盐颗粒的模具的一端插入到上述锌铝合金熔体中，把模具的另一端通过真空管与真空罐相连接，抽真空使真空罐的真空度达到-0.01～-0.08Mpa，使锌铝合金熔体在负压下渗流10～40秒；
d.待渗流结束，锌铝合金凝固后，取出食盐颗粒与锌铝合金的复合体，除去食盐颗粒，即得到泡沫锌铝合金。
本发明的特点还在于，
球磨机的转速控制为50转/分，球料比为1∶10，球径为6mm，球磨时间1～2小时。
本发明以食盐为孔隙预制体，以锌铝合金为基体材料，通过抽真空产生负压，并向熔融金属施加负压以促进其向填料粒子中渗流，克服了由于Zn-Al合金的表面张力大，熔融后向颗粒间隙的填充较为困难的问题，同时可以制备出孔径不同、孔隙均匀分布的通孔泡沫锌铝合金，高的阻尼性能使其应用范围更加广泛；此方法也适用于其他表面张力较大的金属。
附图说明
图1是本发明的工作流程示意图；
图2是提供一种本发明方法中采用的负压装置示意图。
图中，1.真空泵，2.真空罐，3.电阻炉，4.压力表，5.阀，6.真空管，7.模具。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的制备泡沫锌铝合金的负压铸造法，按以下步骤进行：第一步，将工业食盐在800℃以上温度融化、去除结晶水处理，凝固后将其破碎成颗粒，置于球磨机中进行球磨1～2小时，去除尖角，控制球磨机的转速为50转/分，球料比为1∶10，球径为6mm，筛分成粒径为0.1～1.0mm的颗粒；第二步，制备锌铝合金溶液，控制锌铝合金熔体的渗流温度为450℃～550℃；第三步，将处理后的食盐颗粒倒入模具中紧实，在450℃～550℃区间预热，把装有食盐颗粒的模具的一端插入到上述锌铝合金熔体中，把模具的另一端连接到负压装置，抽真空使真空罐的真空度达到-0.01～-0.08Mpa，使锌铝合金熔体在负压下渗流10～40秒；待渗流结束，锌铝合金凝固后，取出食盐颗粒与锌铝合金的复合体，除去食盐颗粒，即可以制备出孔径为0.1～1.0mm、孔隙率为60％～90％的通孔泡沫锌铝合金。
图2提供了一种本发明方法所使用的负压渗流装置，工作时，将真空泵1打开，对真空罐2抽真空，通过阀5和真空压力表4来控制真空罐2的真空度，达到要求的真空度后，将模具7通过真空管6连接到真空罐2，模具7上装满食盐的一端在恒定的负压下插入电阻炉3的金属液中开始渗流。
实施例l
将工业食盐在850℃熔化、去结晶水处理，凝固后将其破碎成颗粒，然后在转速为50转/分的球磨机上球磨，球料比为1∶10，球径为6mm，球磨时间1.5小时；选取颗粒直径为0.1mm食盐颗粒22g，将其倒入模具7中，打开真空泵1，在负压下紧实，在550℃预热；将155g铝块放入坩埚，在电阻炉3中加热至融化，再将419g锌块加入到坩埚中，制备出Zn-27％Al合金溶液，保持Zn-27％Al合金熔体渗流温度为550℃；然后将装有食盐颗粒的模具7插入到Zn-27％Al锌铝合金熔体中，Zn-27％Al锌铝合金熔体在-0.08MPa的负压下渗流，渗流时间为10秒，待Zn-27％Al合金凝固后，取出食盐颗粒与Zn-27％Al合金的复合体，称重为62g，通过水煮除去食盐颗粒，即获得质量为40g，孔径为0.1mm、孔隙率90％的通孔泡沫Zn-27％Al合金。
实施例2
将工业食盐在820℃融化、去结晶水处理，凝固后将其破碎成颗粒，然后在转速为50转/分的球磨机上球磨，球料比为1∶10，球径为6mm，球磨时间1小时；选取颗粒直径为0.5mm的食盐颗粒21g，将其装入模具7中，打开真空泵1，在负压下紧实，在500℃预热；将96.5g铝块放入坩埚，在电阻炉3中加热至熔化，再将342g锌块加入到坩埚中，制备出Zn-22％Al合金溶液，保持Zn-22％Al合金熔体渗流温度为500℃；然后将装有食盐颗粒的模具7插入到Zn-22％Al锌铝合金熔体中，Zn-22％Al锌铝合金熔体在-0.06MPa的负压下渗流，渗流时间为30秒，待Zn-22％Al合金凝固后，取出食盐颗粒与Zn-22％Al合金的复合体，称重为61g，通过水煮除去食盐颗粒，即获得质量为40g，孔径为0.5mm、孔隙率87％的通孔泡沫Zn-22％Al合金。
实施例3
将工业食盐在900℃熔化、去结晶水处理，凝固后将其破碎成颗粒，在转速为50转/分的球磨机上球磨，球料比为1∶10，球径为6mm，球磨时间2小时，选取颗粒直径为1.0mm的食盐颗粒19g，将其装入模具7中，打开真空泵1，在负压下紧实，在450℃预热；将Zn-5％Al合金熔化，保持Zn-5％Al合金熔体渗流温度为450℃；然后将装有食盐颗粒的模具7插入到Zn-5％Al锌铝合金熔体中，Zn-5％Al锌铝合金熔体在-0.01Mpa的负压下渗流，渗流时间为40秒，待Zn-5％Al合金凝固后，取出食盐颗粒与Zn-5％Al合金的复合体，通过水煮除去食盐颗粒，即获得孔径为1.0mm、孔隙率80％的通孔泡沫Zn-5％Al合金。
以上实施例制备出的泡沫锌铝合金参数如下：
| 材料泡沫Zn-27％Al泡沫Zn-22％Al泡沫Zn-5％Al | 基体孔径mm0.10.51.0 | 体积Φ20mm×70mmΦ20mm×70mmΦ20mm×70mm | 密度g/cm32.012.152.47 | 孔隙率90％87％80％ |
Claims (2)
1.一种制备泡沫锌铝合金的负压铸造法，以食盐为孔隙预制体，以锌铝合金为基体材料，使泡沫锌铝合金的制备在负压状态下进行，其特征在于，该方法按以下步骤进行：
a.将工业食盐融化、去结晶水处理，凝固后将其破碎成颗粒，置于球磨机中进行球磨，然后筛分成粒径为0.1～1.0mm的颗粒；
b.制备锌铝合金溶液，控制锌铝合金熔体渗流温度为450℃～550℃；
c.将上述处理后的食盐颗粒倒入模具中紧实，在450℃～550℃区间预热，把装有食盐颗粒的模具的一端插入到上述锌铝合金熔体中，把模具的另一端通过真空管与真空罐相连接，抽真空使真空罐的真空度达到-0.01～-0.08Mpa，使锌铝合金熔体在负压下渗流10～40秒；
d.待渗流结束，锌铝合金凝固后，取出食盐颗粒与锌铝合金的复合体，除去食盐颗粒，即得到泡沫锌铝合金。
2.按照权利要求1所述的负压铸造法，其特征在于，所述球磨机的转速控制为50转/分，球料比为1∶10，球径为6mm，球磨时间1～2小时。
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2006
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