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国内外泡沫铝主要生产工艺以及国内主要制备方法

发布时间:2020-09-23  来源:立鼎产业研究网  点击量: 141 

——国内外对泡沫铝的研究总的来说主要包含三大方面:一是泡沫铝的制备工艺研究;二是泡沫铝的性能研究;三是泡沫铝的应用研究。至今,人们对泡沫铝材料的研究已有半个世纪,比较成熟的制备工艺多达数十种。制备工艺不但直接决定了泡沫铝的结构与性能,而且与泡沫铝的实际应用也密切相关。通常可以根据制备过程中的铝基体材料的状态、孔结构等对制备工艺进行分类。以下统计出了泡沫铝的常用制备方法以及各方法的工艺原理和特点

泡沫铝主要制备方法

泡沫铝类型

制备方法

工艺与原理

特点

开孔泡沫铝

渗流铸造法

可清洗性颗粒填入铸型,向其浇入熔融金属液,凝固清除颗粒。

孔洞连通,分布均匀,结构可控,工艺较简单成本较低。

电沉积法

采用有机聚合物泡沫,通过导电涂层处理、电镀、去除聚合物泡沫、烧结几个步骤获得开孔泡沫金属。

成本低廉、孔隙率高、孔结构分布均匀,孔隙相互连通,性能优良等特点,缺点为工序长,操作繁琐。

熔模铸造法

事先制备具有海绵状孔隙的模子。将铝或铝合金渗入模内,使其冷却和凝固

分布均匀,结构可控。此法除可制备泡沫铝,泡沫铜、泡沫铅、泡沫锡等。

烧结溶解法

以铝粉、氯化钠、少量促进烧结的添加剂为原料,工艺过程包括混粉、压坯、烧结和溶盐四个阶段。

可以精确控制孔洞形状、尺寸和孔隙分布等特点,具有较好的质量价格综合指数。

闭孔泡沫铝

粉末冶金法

将金属粉末和发泡剂按比例配制后压制成预制品,加热至熔化发泡剂释放气体使预制体膨胀。

产品质量高,性能稳定,孔径孔隙率低,工艺较为复杂。

注气发泡法

搅拌下把气体通入铝熔体中,加入第二相金属或者氧化物减慢气泡上升速度、稳定气孔壁和推迟气泡合并的作用。

方法简单、经济,可连续生产,但是密度及孔结构不均匀。

发泡剂熔体发泡法

将铝熔化后加入增粘剂,搅拌增粘,再加入发泡剂,保温发泡,凝固冷却最后精加工至产品。

孔隙率范围宽,尺寸大,以闭孔为主,但孔洞均匀性及可控性较差。

溅射喷镀法

惰性气氛保护下用粒子束激发金属原子溅射到基底,原子沉积将气体包裹。

具有孔结构分布均匀,结构可控,性能优良等特点。

资料来源:CNKI

——我国的发泡铝研究工作较国外一些先进的工业国家起步较晚,近几年来,中国也在进行发泡铝的生产方法和发泡技术研究,制造发泡铝的方法主要有熔体发泡法、渗流铸造法、熔模铸造法、粉末冶金法及镀覆金属法等等。目前国内发泡铝的生产工艺主要采用渗流铸造法、熔体发泡法的生产工艺。目前国内渗流法技术所生产的多孔铝产品除声学性能优越之外,在力学、热学和电磁领域无法使用,并且产能小,成本高;规模产业化的生产企业主要以熔体发泡法工艺为主。

渗流铸造法是将铝液倒入填满海盐的模具当中,冷却之后进行切割和冲洗而成。这种工艺对产品有较大的腐蚀,而且有残留的海盐,在使用当中将继续对发泡铝和环境造成污染,影响发泡铝的寿命。这种工艺生产的发泡铝孔壁较厚,密度大,相对成本高。

渗流铸造法工艺流程图


资料来源:公开资料

熔体发泡法是将发泡剂加入熔解的铝液当中,发泡剂在高温下分解并释放出气体,通过均匀的搅拌将多余气体排出,少量气体滞留于金属熔体中,凝固后成为发泡铝。这种工艺的优点是可以较理想地控制发泡铝材料的孔结构,生产出孔结构均匀、孔隙率较高、生产成本较低的发泡铝材料。

熔体发泡法工艺流程图


资料来源:公开资料

——泡沫铝的研发和制备在近几十年有了很大进步,泡沫铝作为功能材料与结构材料有了较为广泛的应用,但是仍然存在很多问题,比如,泡沫铝相对较低的比强度和比刚度严重制约了其在工程材料方面的应用;目前对泡沫铝的大部分理论研究还主要集中在常温条件,作为热防护材料的泡沫铝在高温下的性质研究仍有待于进一步深入;不仅如此,至今也缺乏相应参数对泡沫铝孔结构均匀性进行定量描述,也没找到泡沫铝孔结构和性能的通用关系模型。为充分发挥泡沫铝的优异性能,发展和制备高性能的泡沫铝基复合材料是未来的发展方向,越来越多的科学家已投入到泡沫铝基复合材料的研发与应用,可以相信,泡沫铝材料的未来前景十分美好。


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标签:泡沫铝

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