一種利用稀土泡沫鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種利用稀土泡沫鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法，包括預處理工藝和制備工藝，工藝的原料配方為高純鋁粉，納米鑭、納米釹、納米鈧，增粘劑包括碳化硅、錳粉，活性劑包括鎂粉、銅粉、鉻粉、鈦粉，鋅粉，發(fā)泡劑包括碳酸鎂，增強劑包括高強度陶瓷微粒，原料的材料細度在80目以下且均為粉末，預處理工藝包括承載構(gòu)件處理和制備工藝。制備工藝包括以下步驟：將處理好原料混合攪拌；擠壓不同的形狀；加入多塊壓塊并固定封閉；將封閉件填充件放入高溫室；最后冷卻降溫，本發(fā)明降低工藝難度并節(jié)約成本。
【專利說明】
一種利用稀土泡沬鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種利用稀土泡沫鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]泡沫鋁是一種在金屬鋁基體中分布有無數(shù)氣泡的多孔質(zhì)材料。目前，日本與德國在研究、生產(chǎn)和應用泡沫鋁與其他金屬泡沫方面居世界領(lǐng)先地位。我國對泡沫鋁材的研究始于1980年后期，已取得了一系列的研究成果，但尚未取得突破性的成就，仍然處于起步階段，未形成生產(chǎn)力。
[0003]制備泡沫鋁的方法有多種，根據(jù)制備過程中鋁的狀態(tài)可以分為三大類:液相法、固相法、電沉積法。
[0004]液相法是通過液態(tài)鋁產(chǎn)生泡沫結(jié)構(gòu)，可在鋁液中直接發(fā)泡，也可用高分子泡沫或緊密堆積的造孔劑鑄造來得到多孔材料，包括熔體發(fā)泡法、直接注氣法、加發(fā)泡劑法，這種方法的優(yōu)點是可制得非常均勻的泡沫，并且氣孔平均尺寸和鋁液粘度以及泡沫鋁密度和粘度之間存在關(guān)系，使孔徑可控。
[0005]固相法是用鋁粉末代替液態(tài)鋁同樣可制得多孔材料。因為大部分固相法通過燒結(jié)使鋁顆?；ハ嗦?lián)結(jié)，鋁始終保持在固態(tài)，所以此法生產(chǎn)的泡沫鋁多數(shù)具有通孔結(jié)構(gòu)。其中散粉燒結(jié)法包括三個過程:粉末準備，粉末壓縮，粉末燒結(jié)，此方法多用于制備泡沫銅。由于鋁粉表面具有的致密氧化膜將阻止顆粒燒結(jié)在一起，因此用散粉燒結(jié)法制備泡沫鋁相對困難。
[0006]電沉積法是以泡沫塑料為基底，經(jīng)導電化處理后，電沉積鋁制成?？赏ㄟ^浸涂導電膠、磁控濺射錫膜或化學鍍膜等方法使泡沫塑料導電。由于鋁的電極電位比氫還負，所以不可以采用鋁鹽水溶液電鍍，可采用烷基鋁鍍液。用電沉積法生產(chǎn)的泡沫鋁具有孔徑小，孔隙均勻，孔隙率高等特點，其隔熱性能和阻尼特性優(yōu)于鑄造法生產(chǎn)的泡沫鋁。
[0007]泡沫鋁由于其性能較好，具有多方面的應用。由于泡沫鋁的單位體積重量輕，防音防振、耐火不燃、保溫等性能，所以能用它來建造非承重的內(nèi)墻壁、間壁墻、門、天花板、外面的裝飾材料等。也能夠利用到任何要求氣密、通氣性能好的建筑中。泡沫鋁可以采用任意設(shè)計來做為建筑物內(nèi)外和其他的裝飾材料，也能夠做成如石質(zhì)、大理石、木材、玻璃等材料的式樣。由于用它造成的雕刻物、塑像和其他物件造型即大又輕，搬運起來是極容易的。泡沫鋁能夠有效地利用其做為壁面來調(diào)整廣播、音樂、講堂、劇場等的音響效果。在產(chǎn)業(yè)部門適合做為發(fā)電室、發(fā)動機試驗室、飛機場的防音、發(fā)音機械的平臺等材料。日常生活中被用來做為唱機、立體攝影機的結(jié)構(gòu)零件，室內(nèi)冷卻器的防音、旅館等的防音部件等。對于用做汽車緩沖器及其他附帶零件，以把沖撞減緩下來達到安全目的，泡沫鋁是最好的材料。與此相反，也能用來做為對于沿路設(shè)備發(fā)生沖撞時的緩沖振動材料。由于泡沫鋁模型及其他高溫下使用的大型模型在操作上必需減輕重量，所以能用這種材料。試制汽車和其他大型的模型時，歷來用的是蜂窩結(jié)構(gòu)及其他材料，但是它有成本高的缺點，而泡沫鋁則價格低又容易整形，并且在模形變化時，對于重復試制是非常適合的。
[0008]綜上，泡沫鋁以其優(yōu)良的性能，決定了它具有廣泛的用途和廣闊的應用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于充分發(fā)揮泡沫鋁的優(yōu)勢，提供一種利用稀土泡沫鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法，將泡沫鋁的制備方法與應用工藝連接起來，制得可承載型體結(jié)構(gòu)。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種利用稀土泡沫鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，包括預處理工藝和制備工藝，所述工藝的原料配方為:高純鋁粉70%~85%,稀土包括納米鑭0.2?I %、納米釹0.3?2%、納米鈧0.3?I %，增粘劑包括碳化硅I?3 %、錳粉0.2?0.5 %，活性劑包括鎂粉2?3 %、銅粉1.0?2.0 %、鉻粉0.15?
0.3%、鈦粉0.2%,鋅粉5?6 %，發(fā)泡劑包括碳酸鎂1.5?2 %，增強劑包括粒徑2?I Omm的高強度陶瓷微粒2?5%，所述原料的材料細度在80目以下且均為粉末，所述預處理工藝包括承載構(gòu)件處理，所有與泡沫鋁接觸的構(gòu)件內(nèi)腔及龍骨筋條表面、陶瓷顆粒及金屬纖維使用前需鍍鋁備用，所述制備工藝包括以下步驟:
[0011]步驟一:將處理好的金屬纖維、高強陶瓷、發(fā)泡劑、活性劑、增粘劑、稀土材料及高純鋁粉進行混合攪拌；
[0012]步驟二:加入擠壓機擠壓成型，根據(jù)填充的型腔形狀擠壓不同的形狀
[0013]步驟三:按受高溫時體積膨脹體積膨脹3?6倍計，型腔內(nèi)可分散均勻加入多塊壓塊，并固定及封閉
[0014]步驟四:將放好壓塊的封閉件填充件放入高溫室保證構(gòu)件內(nèi)外溫度一致，然后升溫到680?700度并保持10?15分鐘。
[0015]步驟五:取出噴水冷卻降溫。
[0016]作為優(yōu)選的進一步方案，所述預處理工藝中鍍鋁的鋁膜厚度0.1?0.2毫米。
[0017]作為優(yōu)選的進一步方案，所述制備工藝的步驟一中混合攪拌的時間為10?20分鐘。
[0018]作為優(yōu)選的進一步方案，所述制備工藝的步驟四中高溫室的溫度640?650度，恒溫時間為20?30分鐘。
[0019]作為優(yōu)選的進一步方案，所述被填充構(gòu)件的表皮過薄剛度不夠，高溫前需采用鋼板輔助外加固，以保證型腔外形及承受力。
[0020]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明在制備泡沫時采用了粉末冶金法。粉末冶金法自發(fā)明以來，備受人們關(guān)注，許多泡沫鋁性能的研究均用此法制備試樣，例如熱處理性能、壓縮性能等。首先把鋁粉、發(fā)泡劑混合后壓制成致密的預制塊，預制塊中不能存在殘留氣孔或缺陷，否則將對產(chǎn)品質(zhì)量造成很大影響。然后將預制塊放入爐中加熱，加熱至鋁熔點溫度附近，發(fā)泡劑開始分解，釋放的氣體將使鋁預制塊膨脹，形成多孔結(jié)構(gòu)。發(fā)泡時間依據(jù)發(fā)泡溫度和預制塊大小而定，一般從幾秒鐘到幾分鐘。這種方法適于制備各種泡沫金屬，如純鋁和各種鑄造、鍛造鋁合金，以及錫、青銅、鉛等其它金屬。發(fā)泡劑一般用TH2等金屬氫化物，加入量通常<1%。粉末冶金法的優(yōu)點是工藝簡單，并且可制備形狀復雜的金屬泡沫。本發(fā)明的發(fā)泡劑選用了碳酸鈣，大大地降低了本發(fā)明的成本。
[0021]本發(fā)明制備了具有優(yōu)異的物理性能、化學性能和力學性能以及可回收性的泡沫鋁。泡沫鋁的這些優(yōu)異性能使其在當今的材料領(lǐng)域具有廣闊的應用前景，是很有開發(fā)前途的工程材料，特別是在交通運輸工業(yè)，航天事業(yè)和建筑結(jié)構(gòu)工業(yè)等方面。泡沫鋁還有良好的聲學功能:隔聲性能(閉孔)、吸聲性能(微通孔和通孔)，良好的電磁屏蔽性能和熱學性能。
[0022]本發(fā)明中的構(gòu)件范圍廣，可以是鋼結(jié)構(gòu)，體育場館建筑物，也可以是汽車車身結(jié)構(gòu)或飛機艙體等形體結(jié)構(gòu)，體積龐大者可分成若干塊進行制造。由于型腔體內(nèi)填充了高亮度稀土泡沫鋁合金，相應形體結(jié)構(gòu)外壁可減薄40?60 %，重量降低50 %左右，承壓、承重、承受撞擊力提高5?10倍，屈服壓強大于20mp。型腔內(nèi)泡沫鋁孔隙率達到60?90%，稀土泡沫鋁合金密度0.4?0.7g/cm3，提高了構(gòu)件強度和硬度，降低了材料成本。
[0023]綜上，本發(fā)明降低了工藝的難度，節(jié)約了成本，適合進一步的推廣。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一種利用稀土泡沫鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步的說明。
[0026]實施例1:
[0027]一種利用稀土泡沫鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法，包括預處理工藝和制備工藝，原料配方為:高純鋁粉80 %，稀土包括納米鑭0.2%,納米釹0.3%,納米鈧0.3%；增粘劑包括碳化硅3 %，錳0.5 %，活性劑包括鎂2 %、銅I %、絡0.15 %、鈦0.2 %，鋅5 %，發(fā)泡劑包括碳酸鎂1.5%，增強劑包括粒徑2mm的高強度陶瓷微粒5%，原料的材料細度在80目以下且均為粉末。
[0028]預處理工藝包括承載構(gòu)件處理，所有與泡沫鋁接觸的構(gòu)件內(nèi)腔及龍骨筋條表面、陶瓷顆粒及金屬纖維使用前需鍍鋁備用，所述制備工藝包括以下步驟:
[0029]步驟一:將處理好的金屬纖維、高強陶瓷、發(fā)泡劑、活性劑、增粘劑、稀土材料及高純鋁粉進行混合攪拌10分鐘；
[0030]步驟二:加入擠壓機擠壓成型，根據(jù)填充的型腔形狀擠壓不同的形狀；
[0031 ]步驟三:按受高溫時體積膨脹體積膨脹3?6倍計，型腔內(nèi)可分散均勻加入多塊壓塊，并固定及封閉；
[0032]步驟四:將放好壓塊的封閉件填充件放入高溫室，高溫室的溫度640度，恒溫時間為20分鐘保證構(gòu)件內(nèi)外溫度一致，然后升溫到680度并保持10分鐘；
[0033]步驟五:取出噴水冷卻降溫。
[0034]實施例2:
[0035]一種利用稀土泡沫鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法，包括預處理工藝和制備工藝，原料配方為:高純鋁粉85 %，稀土包括納米鑭0.6%,納米釹0.8%,納米鈧0.5%；增粘劑包括碳化硅3 %，錳0.5 %，活性劑包括鎂2 %、銅I %、絡0.15 %、鈦0.2 %，鋅5 %，發(fā)泡劑包括碳酸鎂1.5%，增強劑包括粒徑2mm的高強度陶瓷微粒5%，原料的材料細度在80目以下且均為粉末。
[0036]預處理工藝包括承載構(gòu)件處理，所有與泡沫鋁接觸的構(gòu)件內(nèi)腔及龍骨筋條表面、陶瓷顆粒及金屬纖維使用前需鍍鋁備用，所述制備工藝包括以下步驟:
[0037]步驟一:將處理好的金屬纖維、高強陶瓷、發(fā)泡劑、活性劑、增粘劑、稀土材料及高純鋁粉進行混合攪拌15分鐘；
[0038]步驟二:加入擠壓機擠壓成型，根據(jù)填充的型腔形狀擠壓不同的形狀；
[0039]步驟三:按受高溫時體積膨脹體積膨脹3?6倍計，型腔內(nèi)可分散均勻加入多塊壓塊，并固定及封閉；
[0040]步驟四:將放好壓塊的封閉件填充件放入高溫室，高溫室的溫度650度，恒溫時間為20分鐘保證構(gòu)件內(nèi)外溫度一致，然后升溫到680度并保持15分鐘；
[0041]步驟五:取出噴水冷卻降溫。
[0042]實施例3:
[0043]一種利用稀土泡沫鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法，包括預處理工藝和制備工藝，原料配方為:高純鋁粉81 %，稀土包括納米鑭0.1%,納米釹0.8%,納米鈧0.9%；增粘劑包括碳化硅3 %，錳0.5 %，活性劑包括鎂2 %、銅I %、絡0.15 %、鈦0.2 %，鋅5 %，發(fā)泡劑包括碳酸鎂1.5%，增強劑包括粒徑2mm的高強度陶瓷微粒5%，原料的材料細度在80目以下且均為粉末。
[0044]預處理工藝包括承載構(gòu)件處理，所有與泡沫鋁接觸的構(gòu)件內(nèi)腔及龍骨筋條表面、陶瓷顆粒及金屬纖維使用前需鍍鋁備用，所述制備工藝包括以下步驟:
[0045]步驟一:將處理好的金屬纖維、高強陶瓷、發(fā)泡劑、活性劑、增粘劑、稀土材料及高純鋁粉進行混合攪拌20分鐘；
[0046]步驟二:加入擠壓機擠壓成型，根據(jù)填充的型腔形狀擠壓不同的形狀；
[0047]步驟三:按受高溫時體積膨脹體積膨脹3?6倍計，型腔內(nèi)可分散均勻加入多塊壓塊，并固定及封閉
[0048]步驟四:將放好壓塊的封閉件填充件放入高溫室，高溫室的溫度640度，恒溫時間為20分鐘保證構(gòu)件內(nèi)外溫度一致，然后升溫到700度并保持15分鐘。
[0049]步驟五:取出噴水冷卻降溫。
[0050]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書界定。
【主權(quán)項】
1.一種利用稀土泡沫鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，包括預處理工藝和制備工藝，所述工藝的原料配方為:高純鋁粉70%-85%，稀土包括納米鑭0.2?I %、納米釹0.3?2 %、納米鈧0.3?I %，增粘劑包括碳化硅I?3 %、錳粉0.2?0.5 %，活性劑包括鎂粉2?3 %、銅粉1.0?2.0 %、鉻粉0.15?0.3 %、鈦粉0.2 %，鋅粉5?6 %，發(fā)泡劑包括碳酸鎂1.5?2%，增強劑包括粒徑2?1mm的高強度陶瓷微粒2?5%，所述原料的材料細度在80目以下且均為粉末，所述預處理工藝包括承載構(gòu)件處理，所有與泡沫鋁接觸的構(gòu)件內(nèi)腔及龍骨筋條表面、陶瓷顆粒及金屬纖維使用前需鍍鋁備用，所述制備工藝包括以下步驟: 步驟一:將處理好的金屬纖維、高強陶瓷、發(fā)泡劑、活性劑、增粘劑、稀土材料及高純鋁粉進行混合攪拌； 步驟二:加入擠壓機擠壓成型，根據(jù)填充的型腔形狀擠壓不同的形狀 步驟三:按受高溫時體積膨脹體積膨脹3?6倍計，型腔內(nèi)可分散均勻加入多塊壓塊，并固定及封閉 步驟四:將放好壓塊的封閉件填充件放入高溫室保證構(gòu)件內(nèi)外溫度一致，然后升溫到680?700度并保持10?15分鐘。 步驟五:取出噴水冷卻降溫。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用稀土泡沫鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述預處理工藝中鍍鋁的鋁膜厚度0.1?0.2毫米。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用稀土泡沫鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述制備工藝的步驟一中混合攪拌的時間為1?20分鐘。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用稀土泡沫鋁填充可承載型體結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述制備工藝的步驟四中高溫室的溫度640?650度，恒溫時間為20?30分鐘。
【文檔編號】C22C32/00GK105855550SQ201610271938
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】程艷青
【申請人】程艷青