一種微孔鋁或鋁合金的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微孔鋁或鋁合金的制備方法，屬于多孔金屬材料制備【技術領域】。本發(fā)明用鋁或鋁合金粉末和NaCl顆粒為原料，粉末混合后壓制成坯，壓坯加熱到工業(yè)純鋁熔點或鋁合金固相點以下30～100℃進行真空熱壓實現鋁或鋁合金粉末間的冶金結合，真空熱壓坯冷卻后，用水溶除真空熱壓坯中的NaCl顆粒，得到微孔鋁或鋁合金，本發(fā)所述微孔鋁或鋁合金的制備方法具有微孔結構可控、工藝簡單、低成本的特點，可實現工業(yè)化生產。
【專利說明】一種微孔鋁或鋁合金的制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微孔鋁或鋁合金的制備方法，屬于多孔金屬材料制備【技術領域】。

【背景技術】
[0002]具有通孔結構的多孔鋁或鋁合金具有低密度、高比強、能量吸收、吸音減振、滲透流通、低熱電導率等特性，在結構材料、噪音控制、過濾、隔熱保溫散熱、電磁屏蔽、阻火等領域具有廣闊的應用市場。具有微孔結構的微孔鋁或鋁合金，由于孔結構的微細化，在以上應用領域的性能表現更為優(yōu)越。
[0003]目前公知的多孔鋁或鋁合金的主流制備方法主要有滲流鑄造法和粉末冶金法兩種。
[0004]常規(guī)滲流鑄造方法制備多孔鋁或鋁合金，是通過壓力(正壓或負壓)將鋁或鋁合金熔體滲入到NaCl顆粒前驅體的孔隙中，冷卻后水溶除NaCl顆粒得到多孔鋁或鋁合金。該方法可制備較大孔徑(0.2mm以上)的微孔鋁或鋁合金，但對于微細孔徑(0.1mm以下)的微孔鋁或鋁合金，由于鋁或鋁合金熔體填充微細顆粒困難而難以實現。
[0005]粉末冶金法，是從粉末途徑出發(fā)，將鋁或鋁合金粉末與NaCl顆?；旌稀褐坪?，加熱到一定溫度進行燒結。由于鋁或鋁合金的活性較大，其表面容易氧化，鋁或鋁合金顆粒越細小，則氧化越嚴重，常規(guī)的氣氛燒結或真空燒結均難以獲得冶金結合的微孔鋁或鋁合金。


【發(fā)明內容】

[0006]為克服上述公知多孔鋁或鋁合金制備技術難以獲得微孔鋁或鋁合金的不足，本發(fā)明提供一種微孔鋁或鋁合金的制備方法，該方法具有微孔結構可控、工藝簡單、低成本的特點，可實現工業(yè)化生產。
本發(fā)明的技術方案是:采用鋁或鋁合金粉末和NaCl顆粒為原料，粉末混合后壓制成坯，壓坯加熱到鋁或鋁合金熔點以下30~100°C進行真空熱壓實現鋁或鋁合金粉末間的冶金結合，真空熱壓坯冷卻后，用水溶除真空熱壓坯中的NaCl顆粒，得到微孔鋁或鋁合金。具體包括如下步驟:
Cl)混合粉末坯的制備:采用粒度10~100μπι的鋁或鋁合金粉末和粒度為10~100 μ m的NaCl顆粒為原料進行配料，其中，NaCl顆粒在混合粉末中的體積百分比為30~70%,鋁或鋁合金粉末和NaCl顆粒在混料機中混合I~3小時后，用壓力機進行壓制獲得混合粉末還;
(2)混合粉末坯的真空熱壓:將步驟(1)獲得的混合粉末坯加熱到鋁或鋁合金熔點以下30~100°C進行真空熱壓，真空熱壓時間為0.5~2小時，真空熱壓后隨爐冷卻得到真空熱壓坯；
(3)真空熱壓坯的后處理:將步驟(3)得到的真空熱壓坯用水溶除其中的NaCl顆粒，得到孔隙率30~70%、孔徑范圍與NaCl顆粒粒徑范圍相同的微孔鋁或鋁合金。
步驟(1)中所述鋁或鋁合金粉末為工業(yè)純鋁、鑄造鋁合金、加工鋁合金粉末中的任意一種。
步驟(1)中當目標孔隙率小于50%時，所述NaCl顆粒的粒徑小于鋁或鋁合金粉末的粒徑；當目標孔隙率等于50%時，所述NaCl顆粒的粒徑與鋁或鋁合金粉末的粒徑相同；當目標孔隙率大于50%時，所述NaCl顆粒的粒徑大于鋁或鋁合金粉末的粒徑。
步驟(1)中所述混合粉末壓制制坯的壓力是100~500MPa。
步驟(2)中所述真空熱壓的真空度為10_2~10_3Pa，真空熱壓壓力為20~50MPa。步驟(3)中所述水溶除NaCl顆粒的方法為將真空熱壓坯置于室溫流水中溶除NaCl顆粒，溶除時間為0.5~2小時。
[0007]本發(fā)明的原理是:
(O混合粉末的顆粒粒徑選用及孔結構控制原理
鋁或鋁合金粉末與NaCl顆粒粒徑的選擇，與目標孔隙率的大小有關。當目標孔隙率小于50%時，NaCl顆粒的粒徑小于鋁或鋁合金粉末的粒徑，以保證混合體中鋁或鋁合金粉末的主體網絡結構，較小的NaCl顆粒填充鋁或鋁合金粉末的網絡結構的空隙；當目標孔隙率等于50%時，所述NaCl顆粒的粒徑與鋁或鋁合金粉末的粒徑相同，NaCl顆粒的粒徑與鋁或鋁合金粉末共同形成相互連接的網絡結構；當目標孔隙率大于50%時，所述NaCl顆粒的粒徑大于鋁或鋁合金粉末的粒徑，以保證混合體中NaCl顆粒的主體網絡結構，較小的鋁或鋁合金粉末填充NaCl顆粒網絡結構的空隙。
[0008]最終獲得的微孔鋁或鋁合金，其孔隙率與NaCl顆粒的體積百分比相同，其孔徑由NaCl顆粒的粒徑范圍所決定。
[0009](2)壓坯的真空熱壓原理
鋁粉末表面通常有一層納米量級厚的氧化鋁，在真空熱壓條件下，鋁粉末表面的氧化層破裂使鋁粉末之間形成新鮮金屬表面的接觸，且鋁粉末表面不會產生新的氧化層，由此實現鋁粉末之間的良好冶金結合。
[0010]本發(fā)明的有益效果為:
鋁或鋁合金粉末與NaCl顆粒在常溫下混合，通過粉末和顆粒的粒徑及含量調控，實現微孔結構的可控性；同時，混合粉末壓坯的真空熱壓，可實現鋁或鋁合金粉末之間的冶金結合，克服了常規(guī)滲流方法及粉末冶金方法難以制備微孔鋁或鋁合金制品的不足。提供了一種孔結構可控、工藝簡單、低成本的微孔鋁或鋁合金制備方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和具體實施例，對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于所述內容。
[0013]實施例1
本實施例所述微孔鋁或鋁合金的制備方法，如圖1所示，具體包括如下步驟:
(I)混合粉末坯的制備:采用粒度為30~45 μ m的L03工業(yè)純鋁粉末及粒度為10~25μπι的NaCl顆粒為原料進行配料，其中NaCl顆粒在混合粉末中的體積百分比為30%，工業(yè)純鋁粉末和NaCl顆粒在混料機中混合3小時后得到均勻的混合粉末，將此混合粉末在500MPa的壓力下壓制獲得混合粉末坯；
(2)混合粉末坯的真空熱壓:將步驟(1)制得的混合粉末坯加熱到600°C進行真空熱壓(真空度10_3Pa，真空熱壓壓力20MPa，真空熱壓時間2小時)，真空熱壓后隨爐冷卻得到真空熱壓坯；
(3)真空熱壓坯的后處理:將步驟(2)制得的真空熱壓坯置于室溫流水中溶除NaCl顆粒，溶除時間為0.5小時，得到孔隙率30%、孔徑范圍10~25 μ m的微孔L03工業(yè)純鋁。
[0014]實施例2
本實施例所述微孔鋁或鋁合金的制備方法，如圖1所示，具體包括如下步驟:
Cl)混合粉末坯的制備:采用粒度為25~37μπι的6061鋁合金粉末及粒度為25~37μπι的NaCl顆粒為原料進行配料，其中，NaCl顆粒在混合粉末中的體積百分比為50%，鋁合金粉末和NaCl顆粒在混料機中混合2小時后得到均勻的混合粉末，將此混合粉末在400MPa的壓力下壓制獲得混合粉末坯；
(2)混合粉末坯的真空熱壓:將步驟(1)制得的混合粉末坯加熱到560°C進行真空熱壓(真空度0.5*10_2Pa，真空熱壓壓力40MPa，真空熱壓時間I小時)，真空熱壓后隨爐冷卻得到真空熱壓坯；
(3)真空熱壓坯的后處理:將步驟(2)制得的真空熱壓坯置于室溫流水中溶除NaCl顆粒，溶除時間為1.5小時，得到孔隙率50%、孔徑范圍25~37 μ m的6061微孔鋁合金。
實施例3
本實施例所述微孔鋁或鋁合金的制備方法，如圖1所示，具體包括如下步驟:
Cl)混合粉末坯的制備:采用粒度為37~53μπι的ZLlOl鋁合金粉末及粒度為75~10ym的NaCl顆粒為原料，其中，NaCl顆粒在混合粉末中的體積百分比為70%，鋁合金粉末和NaCl顆粒在混料機中混合I小時后得到均勻的混合粉末，將此混合粉末在10MPa的壓力下壓制獲得混合粉末坯；
(2)混合粉末坯的真空熱壓:將步驟(1)制得的混合粉末坯加熱到530°C進行進行真空熱壓(真空度10_2Pa，真空熱壓壓力50MPa，真空熱壓時間0.5小時)，真空熱壓后隨爐冷卻得到真空熱壓坯；
(3)真空熱壓坯的后處理:將步驟(2)制得的真空熱壓坯置于室溫流水中溶除NaCl顆粒，溶除時間為2小時，得到孔隙率70%、孔徑范圍75~100 μ m的ZLlOl微孔鋁合金。
[0015]實施例4
本實施例所述微孔鋁或鋁合金的制備方法，如圖1所示，具體包括如下步驟:
Cl)混合粉末坯的制備:采用粒度為10~25μπι的ZL201鋁合金粉末及粒度為75~100 μ m的NaCl顆粒為原料，其中，NaCl顆粒在混合粉末中的體積百分比為60%，鋁合金粉末和NaCl顆粒在混料機中混合1.5小時后得到均勻的混合粉末，將此混合粉末在200MPa的壓力下壓制獲得混合粉末坯；
(2)混合粉末坯的真空熱壓:將步驟(1)制得的混合粉末坯加熱到510°C進行進行真空熱壓(真空度0.3*10_2Pa，真空熱壓壓力30MPa，真空熱壓時間1.5小時)，真空熱壓后隨爐冷卻得到真空熱壓坯；
(3)真空熱壓坯的后處理:將步驟(2)制得的真空熱壓坯置于室溫流水中溶除NaCl顆粒，溶除時間為I小時，得到孔隙率60%、孔徑范圍75~100 μ m的ZL201微孔鋁合金。
以上結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種微孔鋁或鋁合金的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟: (1)混合粉末坯的制備:采用粒度10~100μ m的鋁或鋁合金粉末和粒度為10~100 μ m的NaCl顆粒為原料進行配料，其中，NaCl顆粒在混合粉末中的體積百分比為30~70%,鋁或鋁合金粉末和NaCl顆粒在混料機中混合I~3小時后，用壓力機進行壓制獲得混合粉末還; (2)混合粉末坯的真空熱壓:將步驟(1)獲得的混合粉末坯加熱到鋁或鋁合金熔點以下以下30~100°C進行真空熱壓，真空熱壓時間為0.5~2小時，真空熱壓后隨爐冷卻得到真空熱壓坯； (3)真空熱壓坯的后處理:將步驟(3)得到的真空熱壓坯用水溶除去其中的NaCl顆粒，得到孔隙率30~70%、孔徑范圍與NaCl顆粒粒徑范圍相同的微孔鋁或鋁合金。
2.根據權利要求1所述的微孔鋁或鋁合金的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述鋁或鋁合金粉末為工業(yè)純鋁、鑄造鋁合金、加工鋁合金粉末中的任意一種。
3.根據權利要求1所述的微孔鋁或鋁合金的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，當目標孔隙率小于50%時，NaCl顆粒的粒徑小于鋁或鋁合金粉末的粒徑；當目標孔隙率等于50%時，NaCl顆粒的粒徑與鋁或鋁合金粉末的粒徑相同；當目標孔隙率大于50%時，NaCl顆粒的粒徑大于鋁或鋁合金粉末的粒徑。
4.根據權利要求1所述的微孔鋁或鋁合金的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述混合粉末壓制制坯的壓力是100~500MPa。
5.根據權利要求1所述的微孔鋁或鋁合金的制備方法，其特征在于:步驟(2)中真空熱壓的真空度為10_2~10_3Pa，真空熱壓壓力為20~50MPa。
6.根據權利要求1所述的微孔鋁或鋁合金的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述水溶除NaCl顆粒的方法為將真空熱壓坯置于室溫流水中溶除NaCl顆粒，溶除時間為0.5~2小時。
【文檔編號】C22C1/08GK104131194SQ201410346696
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權日:2014年7月21日
【發(fā)明者】左孝青, 陸建生, 羅曉旭 申請人:昆明理工大學