内孔表层为双金属复合梯度结构的泡沫铝制造技术

本实用新型专利技术公开了一种内孔表层为双金属复合梯度结构的泡沫铝，泡沫铝中均匀分布有无序排列的孔洞，孔洞壁覆盖有强化层。与传统造孔剂未裹附合金粉的泡沫铝内孔相比，裹附在造孔剂表面的金属粉末层，在经烧结去除造孔剂后，将作为开孔泡沫铝的内表面，对开孔泡沫铝的力学性能、耐久性、耐高温等应用有较大的提高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
内孔表层为双金属复合梯度结构的泡沫铝


[0001]本技术属于泡沫铝
，具体涉及一种内孔表层为双金属复合梯度结构的泡沫铝。

技术介绍

[0002]泡沫铝是一种在金属铝基体中分布有无数气泡的多孔质材料。它所具备的优异物理性能，特别是阻尼性能已引起广泛关注，并在消声、减震、分离工程、催化载体、屏蔽防护、吸能缓冲等一些高
获得广泛应用。
[0003]用粉末冶金法制造泡沫铝材料，首先将铝粉或铝合金粉与少量的发泡剂混匀，如发泡剂为金属氢化物(metal hydride)用量通常不超过1％。将混匀的混合物压制成无残余通(开)孔(open porosity)的密实块体。常用的压实方法有：单轴向压制、挤压、粉末轧制。压实后还要做进一步的加工，诸如轧制、模锻或挤压，以使其成为半成品。然后，将此种可发泡的半成品加热到接近或高于混合物熔点的高温。在加热过程中，发泡剂分解，释放出大量的气体(氢)，迫使致密的压实材料膨胀，形成多孔隙的泡沫材料。泡沫铝材的密度或其孔隙率可通过发泡剂添加量或其他工艺参数如加热温度、加热速度等调控。
[0004]可用加工好的毛坯制取形状复杂的泡沫铝零件，方法是：将毛坯置于钢模内，加热、发泡与膨胀成近成品尺寸的零件。制取这种泡沫铝材的大致工艺参数为：纯铝粉或铝合金粉99％，氢化钛粉1％；在钢容器内20MPa的压力下，压实成无孔隙的块体；模锻成板块；600700℃发泡后冷却。如要制备三明治式复合材料，可在泡沫材的外表胶粘金属薄板。若需要纯金属式连接，则不用胶粘法，而在发泡前用轧制法将加工好的泡沫块体与外层的金属板轧压焊合，如轧制包铝材料那样。
[0005]用此粉末冶金法制作泡沫铝，虽然产品质量高，性能稳定，便于商业化生产，可用此法制备形状复杂的近成品尺寸的工件，机械加工量大为减少，制造周期缩短，工件的再现性高。但是工艺较复杂，力学强度低。
[0006]另外，单一材料的零件无法满足生产过程中多方面的要求。在实际生产中，零部件要求材料既有良好的韧性，以抵抗物料在工作中所受的冲击作用，防止部件发生断裂现象，同时又要求其具有高的强度及良好的耐磨性能，以保证部件的使用寿命和降低经济损失。但是一种材料同时具有高韧性和高硬度这两种性能在实际生产中是非常难以达到的。

技术实现思路

[0007]本技术的目的在于：针对现有技术中存在的不足，提供一种内孔表层为双金属复合梯度结构的泡沫铝。
[0008]本技术采用的技术方案如下：
[0009]一种表层梯度结构的泡沫铝，所述泡沫铝中均匀分布有无序排列的孔洞，所述孔洞壁覆盖有强化层。
[0010]进一步地，孔洞的孔径为0.90
‑
2.0mm，孔隙率50
‑
70％。
[0011]进一步地，强化层为铝镁合金、铜锡合金或锌铁合金构成的金属层。该合金的再结晶温度与铝粉烧结再结晶温度相差不大，或在540
‑
600℃之间。
[0012]上述的表层梯度结构的泡沫铝的制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1.将颗粒造孔剂与粘黏剂混合搅拌，使造孔剂表面均匀涂上粘黏剂；
[0014]S2.将S1步骤所得裹覆粘黏剂的造孔剂放入合金粉中，搅拌均匀，使造孔剂表面覆盖合金粉；
[0015]S3.将S2步骤所得覆盖合金粉的造孔剂颗粒与铝粉混合均匀；
[0016]S4.将S3步骤所得混合物装填入模具进行压制，得到预制样品；
[0017]S5.对S4步骤所得预制样品先在180
‑
220℃加热1
‑
2h，再在540
‑
600℃加热2
‑
3h，即得。
[0018]本技术所采用的复合成型的方法是使两种或两种以上的具有不同物理、化学乃至力学性能的材料在界面产生冶金结合制备而成。该方法在界面的两侧保持了原有的组分，而在界面处产生了过渡层的冶金结合，从而使得该种复合材料具有两种材料的“复合效应”。本技术通过复合成型的方法制备泡沫铝，在泡沫铝孔洞壁增加了一层金属强化层，泡沫铝基材层与金属强化层界面处产生过渡层的冶金结合，所制得的材料具备了铝基材和金属强化孔洞的复合效应，即增强了泡沫铝孔洞表层的力学性能；选择恰当的表层合金，能够有效提高泡沫铝的耐蚀性。
[0019]进一步地，造孔剂为直径0.8
‑
1.2mm的球体，经压制后发生塑性形变；因而泡沫铝样品不会因为造孔剂发生弹性形变而出现裂纹。
[0020]进一步地，造孔剂为为可溶盐或高温分解盐，优选为尿素。
[0021]进一步地，造孔剂占混合物总体积的50
‑
70％。
[0022]进一步地，粘黏剂能够粘附金属粉末且热处理后易分解。
[0023]进一步地，粘黏剂为磷酸二氢铝。
[0024]进一步地，合金粉为铝镁合金粉、铜锡合金粉或锌铁合金粉。该合金的再结晶温度与铝粉烧结再结晶温度相差不大，或在540
‑
600摄氏度之间。
[0025]进一步地，S4步骤装填过程中保持平稳，每装填一批混合物，将模具旋转45
°
，其中，每批混合物质量相同；压制过程中压力增加速度为0.2
‑
0.5MPa/s，最大压力为350
‑
500MPa，在最大压力下保持10
‑
15min。
[0026]综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：
[0027]1、本技术所得泡沫铝的孔径范围0.90
‑
2.0mm，孔隙率范围50％
‑
70％，孔洞完整复制了造孔剂尿素的形状与尺寸，有效解决了泡沫铝孔形状不规则、尺寸难以精确控制的难题；
[0028]2、本技术泡沫铝孔洞规则，相比不规则孔洞，球形孔壁缺陷较少，减轻了压缩过程中的局部应力集中现象；
[0029]3、本技术制备过程中使用的造孔剂尿素为球体，经压制后发生塑性形变，避免了因发生弹性形变而出现裂纹的问题，且尿素价格低廉、制备过程中易于去除且对试样无污染，绿色环保；
[0030]4、本技术所制得的泡沫铝具备了铝基材和金属强化孔洞的复合效应，增强了泡沫铝孔洞表层的力学性能，有效提高了泡沫铝的耐久性和耐高温性。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0032]图1为本技术泡沫铝的结构示意图；
[0033]图2为本技术表层双金属泡沫内孔梯度结构示意图；
[0034]图3为内孔为双金属梯度铜基的泡沫铝合金实物图；
[0035]图4为力学性能比较图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内孔表层为双金属复合梯度结构的泡沫铝，其特征在于，所述泡沫铝中均匀分布有无序排列的孔洞，所述孔洞壁覆盖有强化层，所述强化层为铝镁合金、铜锡合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯强，谢玉环，王朝霞，张虹，邓周，段寒，
申请(专利权)人：成都师范学院，
类型：新型
国别省市：