一種泡沫鋁夾芯板的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種泡沫鋁夾芯板的制備方法，包括：1)、將鋁硅合金粉末與發(fā)泡劑混合均勻，得到混合料，其中所述發(fā)泡劑占鋁硅合金粉末與所述發(fā)泡劑總質(zhì)量的0.4～1wt％；2)、將所述混合粉末加入一端封閉的鋁管中，并將入口封閉，得到預(yù)制件；3)、將所述預(yù)制件進行冷軋，得到可發(fā)泡預(yù)制體；4)、將所述可發(fā)泡預(yù)制體在發(fā)泡過程中導(dǎo)入超聲場協(xié)同發(fā)泡，得到泡沫鋁夾芯板。本發(fā)明專利技術(shù)的制備方法具有可控制備、成本低廉、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、力學(xué)性能較好等特點。

Method for preparing foam aluminium sandwich panel

The invention provides a preparation method of aluminum foam sandwich board comprises: 1), the silicon aluminum alloy powder and foaming agent mixed to obtain a mixture, wherein the foaming agent for Al Si alloy powder and the foaming agent of the total mass of 0.4 ~ 1wt%; 2), the mixed aluminum powder into a closed end, and closed the entrance, 3), get the preform; the preform of cold rolling, obtained foam preform; 4), the foam preform during the foaming process of ultrasonic field synergy by foaming, foam aluminum sandwich panels. The preparation method of the invention has the characteristics of controllable preparation, low cost, stable structure, good mechanical performance, etc..

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種泡沫鋁夾芯板的制備方法
本專利技術(shù)涉及一種多孔金屬材料的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種泡沫鋁夾芯板的制備方法。
技術(shù)介紹
泡沫鋁夾芯板是一種結(jié)構(gòu)功能一體化的新型復(fù)合材料，既在宏觀上具有夾芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合特征，又在充分發(fā)揮泡沫鋁材料自身特點的同時，解決了單一泡沫鋁強度較低，難于連接等問題，具有質(zhì)輕、吸能效率高、比剛度較高等特點，可廣泛應(yīng)用在航空航天制造、軌道交通、海運、軍事裝備等領(lǐng)域。然而泡沫的穩(wěn)定性，泡孔形狀、大小、均勻性的控制和重現(xiàn)性差等問題一直制約了泡沫鋁夾芯板產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展及其應(yīng)用，因此控制泡沫的生長過程及穩(wěn)定性是泡沫鋁夾芯板的制備中要解決的關(guān)鍵問題之一。目前，泡沫鋁夾芯板的制備方法主要分為兩大類，一類是先獲得泡沫金屬裸板，再與金屬面板通過不同的連接方法進行連接的方法。這類方法存在泡沫鋁板連接表面的清理不凈、結(jié)合界面的非面接觸性等問題，并且其中膠粘方法制備的夾芯板還存在不耐高溫、易老化等缺點)；另一類是直接發(fā)泡法，制備可發(fā)泡預(yù)制體再加熱預(yù)制體進行發(fā)泡，待發(fā)泡劑進行分解的同時在具有一定黏度的鋁熔體中進行發(fā)泡，最后冷卻制備出泡沫鋁夾芯板，直接獲得泡沫鋁夾芯板，此類方法中芯材的發(fā)泡過程屬于粉末冶金直接發(fā)泡法，由于其預(yù)成型性、一體化和凈成形等特點，已得到了廣大研究者的重視。通過“粉末冶金直接發(fā)泡法”制備的具有冶金結(jié)合界面的泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)材料，使得夾芯板的整體強度提高，且耐高溫不易老化，已被認為是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦蛷?fù)合材料，也是多孔泡沫金屬材料規(guī)模化應(yīng)用的重要發(fā)展方向。然而其發(fā)泡過程是一個極為復(fù)雜的過程，它的控制直接關(guān)系到夾芯板的質(zhì)量。現(xiàn)如今精確控制夾芯板的泡孔形態(tài)、宏觀結(jié)構(gòu)和增強其基體結(jié)構(gòu)方面的問題一直未能徹底解決。當(dāng)前國內(nèi)外對泡沫的生長過程和穩(wěn)定性的研究很多，現(xiàn)今提出的主要的控制方法即是引入外界物質(zhì)來增加熔體的黏度和表面張力從而提高熔體的穩(wěn)定性或添加Ca、Mg、SiC、Al2O3等固體顆粒和纖維等。但是，缺少針對泡沫鋁夾芯板泡孔形態(tài)，結(jié)構(gòu)與組織的有效控制手段，而這是工業(yè)化的關(guān)鍵所在，需要一種有效的方法進行改進。
技術(shù)實現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，氣孔均勻，力學(xué)性能良好的泡沫鋁夾芯板的制備方法。為解決以上技術(shù)問題，本專利技術(shù)的技術(shù)方案為采用一種泡沫鋁夾芯板的制備方法，包括：1)、將鋁硅合金粉末與發(fā)泡劑混合均勻，得到混合料，其中所述發(fā)泡劑占鋁硅合金粉末與所述發(fā)泡劑總質(zhì)量的0.4～1wt％；2)、將所述混合粉末加入一端封閉的鋁管中，并將入扣封閉，得到預(yù)制件；3)、將所述預(yù)制件進行冷軋，得到可發(fā)泡預(yù)制體；4)、將所述可發(fā)泡預(yù)制體導(dǎo)入超聲場協(xié)同發(fā)泡控制，得到泡沫鋁夾芯板。優(yōu)選的，所述鋁硅合金Al：Si質(zhì)量比為(7～18):1。優(yōu)選的，所述發(fā)泡劑為氫化鈦。優(yōu)選的，步驟2)具體為：將所述混合料置于內(nèi)壁清潔后，且一端封閉的鋁異型管中后將另一端口處壓制封閉；所述鋁異型管的壁厚為1～2.5mm。優(yōu)選的，步驟3)具體為：將所述預(yù)制件在壓力為30～100T的壓力下冷軋，得到可發(fā)泡預(yù)制體；所述冷軋的壓下率為60～80％。優(yōu)選的，所述可發(fā)泡預(yù)制體的芯層粉體相對密度大于85％。優(yōu)選的，步驟4)具體為：將所述可發(fā)泡預(yù)制體進行發(fā)泡，發(fā)泡過程中導(dǎo)入超聲場，得到發(fā)泡夾芯板，所述超聲場的導(dǎo)入功率為100～1000W，時間為10～120s。優(yōu)選的，所述發(fā)泡溫度為660～720℃，發(fā)泡時間是30～120s。優(yōu)選的，所述發(fā)泡溫度為680～710℃，發(fā)泡時間是50～100s，優(yōu)選的，所述超聲場的導(dǎo)入功率為200～800W，時間為10～120s。本專利技術(shù)提供了一種泡沫鋁夾芯板的制備方法，包括：1)、將鋁硅合金粉末與發(fā)泡劑混合均勻，得到混合料，其中所述發(fā)泡劑占鋁硅合金粉末與所述發(fā)泡劑總質(zhì)量的0.4～1wt％；2)、將所述混合粉末加入一端封閉的鋁管中，并將入口封閉，得到預(yù)制件；3)、將所述預(yù)制件進行冷軋，得到可發(fā)泡預(yù)制體；4)、將所述可發(fā)泡預(yù)制體在超聲場內(nèi)發(fā)泡，得到泡沫鋁夾芯板。本專利技術(shù)的制備方法通過超聲場協(xié)同發(fā)泡具有干擾TiH2分解過程的功能，促進H2的分解率與利用率；超聲場在發(fā)泡過程中有利于打碎大的氣泡，使氣泡均勻生長，避免大的通孔和破損的泡孔形成；超聲場還可對基體晶粒組織細化，獲得良好的性能作用，具有可控制備、成本低廉、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、力學(xué)性能較好等特點，近年來引起研究者的廣泛關(guān)注。通過超聲場協(xié)同發(fā)泡過程制備出的泡沫鋁夾芯板，提出與此方法相應(yīng)的最佳制備工藝參數(shù)，可以制備出平均孔徑為1～3mm，泡沫鋁夾芯板的平均密度為0.6～1.5g/cm3，泡沫鋁夾芯板的芯層平均密度為0.2～0.8g/cm3的界面實現(xiàn)冶金結(jié)合且晶粒細小，具有等軸晶組織特點的優(yōu)質(zhì)材料，此方法簡單有效，對粉末冶金法制備的泡沫鋁夾芯板的生產(chǎn)實踐可起到一定的指導(dǎo)作用，該方法不但可以應(yīng)用到Al-Si基的泡沫金屬材料，也為在其他金屬基泡沫材料的制備提供一種新方法，具有廣闊應(yīng)用前景。附圖說明圖1、為實施例1制備的泡沫鋁夾芯板的發(fā)泡結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、為實施例1發(fā)泡初期的微觀形貌；圖3、為實施例2制備的泡沫鋁夾芯板的發(fā)泡結(jié)構(gòu)示意圖；圖4、為實施例2發(fā)泡初期的微觀形貌；圖5、為對比例1制備的泡沫鋁夾芯板的發(fā)泡結(jié)構(gòu)示意圖；圖6、為對比例1發(fā)泡初期的微觀形貌。具體實施方式為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本專利技術(shù)的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實施方式對本專利技術(shù)作進一步的詳細說明。實施例1制備平均孔徑為1mm的泡沫鋁夾芯板稱取一定質(zhì)量的鋁硅合金粉末(Al：Si質(zhì)量百分比：7:1)粒徑為50～200μm，發(fā)泡劑氫化鈦粉末粉末粒徑為50～150μm，與和氫化鈦粉末混合均勻，其中氫化鈦粉末占粉末總質(zhì)量的0.4～1w.t.％，將混合均勻后的粉末灌入內(nèi)壁清潔(化學(xué)除油)且一端封閉的壁厚為1～2.5mm鋁材異型管中，然后將另一端口處壓制封閉；將灌粉封裝后的坯料在軋機上采用60～80％的軋制壓下率進行單次冷軋，軋制壓力為30～100T，保證預(yù)制體芯層粉體相對密度大于85％，軋后得到的復(fù)合板通過沿邊切割成可發(fā)泡預(yù)制體；將可發(fā)泡預(yù)制體置于感應(yīng)爐中進行發(fā)泡，在發(fā)泡過程中導(dǎo)入超聲場，超聲場導(dǎo)入的功率為200～800W，時間為10～120s。圖1為實施例1中樣品，圖2為發(fā)泡初期的微觀形貌。實施例2制備平均孔徑為2mm的泡沫鋁夾芯板稱取一定質(zhì)量的鋁硅合金粉末(Al：Si質(zhì)量百分比：11:1)粒徑為50～200μm，發(fā)泡劑氫化鈦粉末粉末粒徑為50～150μm，與和氫化鈦粉末混合均勻，其中氫化鈦粉末占粉末總質(zhì)量的0.4～1w.t.％，將混合均勻后的粉末灌入內(nèi)壁清潔(化學(xué)除油)且一端封閉的壁厚為1～2.5mm鋁材異型管中，然后將另一端口處壓制封閉；將灌粉封裝后的坯料在軋機上采用60～80％的軋制壓下率進行單次冷軋，軋制壓力為30～100T，保證預(yù)制體芯層粉體相對密度大于85％，軋后得到的復(fù)合板通過沿邊切割成可發(fā)泡預(yù)制體；將可發(fā)泡預(yù)制體置于感應(yīng)爐中進行發(fā)泡，發(fā)泡溫度為660～720℃，發(fā)泡時間是30～120s，在發(fā)泡過程中導(dǎo)入超聲場，超聲場導(dǎo)入的功率為200～800W，時間為10～120s。圖3為實施例2中樣品，圖3為發(fā)泡初期的微觀形貌。對比例1稱取一定質(zhì)量的鋁硅合金粉末(Al：Si質(zhì)量百分比：7:1)粒徑為50～200μm，發(fā)泡劑氫化鈦粉末粉末粒徑本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種泡沫鋁夾芯板的制備方法，其特征在于，包括：1)、將鋁硅合金粉末與發(fā)泡劑混合均勻，得到混合料，其中所述發(fā)泡劑占鋁硅合金粉末與所述發(fā)泡劑總質(zhì)量的0.4～1wt％；2)、將所述混合粉末加入一端封閉的鋁管中，并將入口封閉，得到預(yù)制件；3)、將所述預(yù)制件進行單次冷軋，得到可發(fā)泡預(yù)制體；4)、將所述可發(fā)泡預(yù)制體導(dǎo)入超聲場協(xié)同發(fā)泡，得到泡沫鋁夾芯板。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種泡沫鋁夾芯板的制備方法，其特征在于，包括：1)、將鋁硅合金粉末與發(fā)泡劑混合均勻，得到混合料，其中所述發(fā)泡劑占鋁硅合金粉末與所述發(fā)泡劑總質(zhì)量的0.4～1wt％；2)、將所述混合粉末加入一端封閉的鋁管中，并將入口封閉，得到預(yù)制件；3)、將所述預(yù)制件進行單次冷軋，得到可發(fā)泡預(yù)制體；4)、將所述可發(fā)泡預(yù)制體導(dǎo)入超聲場協(xié)同發(fā)泡，得到泡沫鋁夾芯板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鋁硅合金Al：Si質(zhì)量比為(7～18):1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述發(fā)泡劑為氫化鈦。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)具體為：將所述混合料置于內(nèi)壁清潔后，且一端封閉的鋁異型管中后將另一端口處壓制封閉；所述鋁異型管的壁厚為1～2.5mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋濱娜，章順虎，戴志偉，田俊，洪玉鵬，馬俊杰，
申請(專利權(quán))人：蘇州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32