泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)鋁(lv)(lv)是同時(shi)(shi)兼(jian)有(you)金(jin)屬(shu)(shu)和氣泡(pao)(pao)特(te)征的(de)(de)(de)新型輕質(zhi)功能-結構(gou)(gou)一體化材(cai)料(liao),其特(te)殊的(de)(de)(de)結構(gou)(gou)決定了它具(ju)有(you)許多致密(mi)金(jin)屬(shu)(shu)所沒有(you)的(de)(de)(de)特(te)殊性能,如(1)輕質(zhi):密(mi)度(du)僅為(wei)金(jin)屬(shu)(shu)鋁(lv)(lv)的(de)(de)(de)10%~40%;(2)高比剛度(du):其抗彎比剛度(du)為(wei)鋼的(de)(de)(de)1.5倍;(3)高阻(zu)尼(ni)減震性能及沖擊(ji)能量吸(xi)收率(lv):阻(zu)尼(ni)性能為(wei)金(jin)屬(shu)(shu)鋁(lv)(lv)的(de)(de)(de)5~10倍;(4)良好的(de)(de)(de)隔聲(sheng)(sheng)性能(閉孔(kong)(kong)(kong)(kong))和吸(xi)聲(sheng)(sheng)性能(通(tong)(tong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)):聲(sheng)(sheng)波頻率(lv)在(zai)800~4000HZ之(zhi)間(jian)時(shi)(shi),閉孔(kong)(kong)(kong)(kong)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)鋁(lv)(lv)的(de)(de)(de)隔聲(sheng)(sheng)系數(shu)(shu)(shu)達(da)0.9以上;聲(sheng)(sheng)波頻率(lv)在(zai)125~4000HZ之(zhi)間(jian)時(shi)(shi),通(tong)(tong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)鋁(lv)(lv)的(de)(de)(de)吸(xi)聲(sheng)(sheng)系數(shu)(shu)(shu)可達(da)0.8;(5)優(you)(you)良的(de)(de)(de)電磁屏(ping)蔽性能:電磁波頻率(lv)在(zai)2.6~18GHz之(zhi)間(jian)時(shi)(shi),泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)鋁(lv)(lv)的(de)(de)(de)電磁屏(ping)蔽量可達(da)60~90dB;(6)導熱(re)(re)系數(shu)(shu)(shu)低,閉孔(kong)(kong)(kong)(kong)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)鋁(lv)(lv)導熱(re)(re)系數(shu)(shu)(shu)相當于(yu)大理石;而通(tong)(tong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)鋁(lv)(lv)則具(ju)有(you)良好的(de)(de)(de)散熱(re)(re)性。泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)鋁(lv)(lv)性能的(de)(de)(de)優(you)(you)劣主要取(qu)決于(yu)其孔(kong)(kong)(kong)(kong)隙率(lv)、孔(kong)(kong)(kong)(kong)徑、通(tong)(tong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)率(lv)、孔(kong)(kong)(kong)(kong)類型、比表面(mian)積(ji)等孔(kong)(kong)(kong)(kong)結構(gou)(gou)參數(shu)(shu)(shu),而其孔(kong)(kong)(kong)(kong)結構(gou)(gou)參數(shu)(shu)(shu)主要取(qu)決于(yu)制備工藝(yi)。因此泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)(mo)鋁(lv)(lv)的(de)(de)(de)制備技術已(yi)成為(wei)新材(cai)料(liao)領域的(de)(de)(de)研究熱(re)(re)點。
一、粉末冶金發泡法
粉(fen)末(mo)(mo)冶(ye)(ye)金發泡(pao)(pao)法是將(jiang)鋁(lv)(lv)或(huo)鋁(lv)(lv)合金粉(fen)末(mo)(mo)與發泡(pao)(pao)劑(ji)(一(yi)(yi)(yi)般為(wei)TiH2) 按一(yi)(yi)(yi)定比例配制并(bing)混合均勻,在適當的(de)(de)壓(ya)力下(xia)壓(ya)成(cheng)(cheng)致(zhi)密的(de)(de)預(yu)制胚體,然(ran)后(hou)(hou)將(jiang)壓(ya)好的(de)(de)預(yu)制體進一(yi)(yi)(yi)步加工(gong)成(cheng)(cheng)半(ban)(ban)(ban)成(cheng)(cheng)品(pin),再將(jiang)此(ci)半(ban)(ban)(ban)成(cheng)(cheng)品(pin)放入所(suo)需零件形狀的(de)(de)鋼模內(nei),加熱到接近預(yu)制體熔點的(de)(de)溫度(du),使發泡(pao)(pao)劑(ji)分解(jie)釋放出氣(qi)體形成(cheng)(cheng)氣(qi)泡(pao)(pao),制得(de)閉孔泡(pao)(pao)沫鋁(lv)(lv)。類(lei)似(si)于粉(fen)末(mo)(mo)冶(ye)(ye)金法的(de)(de)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)工(gong)藝過(guo)程的(de)(de)另一(yi)(yi)(yi)種方法是燒(shao)(shao)結(jie)(jie)脫溶法。首(shou)先將(jiang)鋁(lv)(lv)或(huo)鋁(lv)(lv)合金粉(fen)末(mo)(mo)和(he)可去除填(tian)(tian)充(chong)(chong)顆(ke)粒(li)(li)混合均勻,再把(ba)混合物(wu)壓(ya)制成(cheng)(cheng)致(zhi)密的(de)(de)半(ban)(ban)(ban)成(cheng)(cheng)品(pin),然(ran)后(hou)(hou)在一(yi)(yi)(yi)定溫度(du)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)。若(ruo)填(tian)(tian)充(chong)(chong)顆(ke)粒(li)(li)為(wei)尿素、碳酸氫氨等可分解(jie)有機(ji)物(wu),則燒(shao)(shao)結(jie)(jie)過(guo)程中顆(ke)粒(li)(li)會(hui)分解(jie)氣(qi)化(hua);若(ruo)填(tian)(tian)充(chong)(chong)顆(ke)粒(li)(li)為(wei)NaC1等可溶性鹽,則在燒(shao)(shao)結(jie)(jie)后(hou)(hou)用溶劑(ji)將(jiang)其溶去得(de)到通孔泡(pao)(pao)沫鋁(lv)(lv)。
二、熔體發泡法
熔體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)發(fa)(fa)(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)法(fa)發(fa)(fa)(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)過(guo)程(cheng)在(zai)液相進行,主要有直(zhi)接吹氣(qi)(qi)(qi)(qi)法(fa)、發(fa)(fa)(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)法(fa)等(deng)。直(zhi)接吹氣(qi)(qi)(qi)(qi)發(fa)(fa)(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)法(fa)是(shi): 首(shou)先(xian)向(xiang)金屬(shu)熔融液中(zhong)(zhong)加入SiC、Al2O3等(deng),并均(jun)勻分散(san)(san)以(yi)(yi)提高(gao)熔體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)粘(zhan)(zhan)度(du),然后(hou)(hou)向(xiang)熔體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)底部吹入氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(如(ru)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)、惰性氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)等(deng)),在(zai)金屬(shu)液中(zhong)(zhong)形成大量氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔后(hou)(hou)冷卻凝固(gu)。發(fa)(fa)(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)法(fa)是(shi):在(zai)鋁(lv)熔融體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)加入發(fa)(fa)(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)攪拌均(jun)勻,加熱(re)使(shi)(shi)發(fa)(fa)(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)分解產生(sheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti),氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)膨脹(zhang)而發(fa)(fa)(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao),冷卻后(hou)(hou)得泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)沫金屬(shu)。所用發(fa)(fa)(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)通(tong)常(chang)為(wei)TiH2或ZrH2等(deng)金屬(shu)氫化物。通(tong)過(guo)高(gao)速攪拌使(shi)(shi)發(fa)(fa)(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)劑(ji)(ji)顆粒迅速均(jun)勻分散(san)(san)于(yu)鋁(lv)熔融體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)、使(shi)(shi)用增粘(zhan)(zhan)劑(ji)(ji)(如(ru)金屬(shu)鈣)增大熔體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的粘(zhan)(zhan)度(du)以(yi)(yi)防止發(fa)(fa)(fa)(fa)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)逸出或結合(he)長(chang)大,可以(yi)(yi)使(shi)(shi)孔結構得到改善。
三、二次發泡法
二次發泡(pao)(pao)法(fa)是一種(zhong)綜(zong)合了粉(fen)末冶(ye)金發泡(pao)(pao)法(fa)及熔(rong)體(ti)(ti)發泡(pao)(pao)法(fa)優點的(de)泡(pao)(pao)沫(mo)鋁制備方法(fa),其技術(shu)工藝路線是在鋁熔(rong)體(ti)(ti)中加入(ru)增(zeng)粘劑(ji)( Ca、Al2O3等) 攪拌(ban)均勻(yun),在合適(shi)的(de)溫度和粘度條件下(xia)加入(ru)發泡(pao)(pao)劑(ji)( 預處理好的(de)TiH2),分散均勻(yun),在TiH2未分解(jie)前將(jiang)熔(rong)體(ti)(ti)鑄入(ru)模具中快速(su)冷(leng)卻凝(ning)固,即(ji)得(de)到發泡(pao)(pao)先驅(qu)體(ti)(ti)。當發泡(pao)(pao)先驅(qu)體(ti)(ti)受熱達到一定溫度時,先驅(qu)體(ti)(ti)中TiH2開始分解(jie)并發泡(pao)(pao),最終制得(de)泡(pao)(pao)沫(mo)鋁。
