一种铝合金泡沫芯三明治板的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铝合金泡沫芯三明治板的制备方法，属于多孔金属材料领域。
【背景技术】
[0002]泡沫铝芯三明治板是一种表面为纯铝或铝合金实心层，芯部为泡沫铝的夹层结构，与单纯的泡沫铝相比，具有更高的比强度和能量吸收能力，在建筑、机动车、飞机、船舶、装饰等领域有广泛的应用前景。
[0003]目前，公知的泡沫铝芯三明治板的主流制备方法是粘结法及粉末冶金发泡法。粘结法采用有机胶将泡沫铝芯及铝(或铝合金)面板粘结在一起，获得泡沫铝芯三明治板;粉末冶金发泡法则是首先通过粉末冶金途径(混粉、压力加工)，获得可发泡先驱体，然后将可发泡先驱体与铝(或铝合金)面板进行复合乳制，最后通过加热发泡获得泡沫铝芯三明治板。粘结法的不足之处是面板与泡沫芯的结合强度低，且使用温度一般不超过200°C;粉末冶金发泡法虽然可得到面板与泡沫芯为冶金结合的高强度泡沫铝三明治板，但受粉末冶金方法本身的限制，在制品成本、产量及尺寸上存在明显的不足。
[0004]为了低成本、大批量、大尺寸地获得面板与泡沫芯为冶金结合的高强度三明治板，本发明提出了一种铝合金泡沫芯三明治板的制备方法，从熔体途径出发获得内含发泡剂的可发泡先驱体，结合TiH2的预处理、复合热乳及保温发泡等过程，制备铝合金泡沫芯三明治板，克服了粉末冶金发泡法在泡沫铝芯三明治板制备成本、产量及尺寸上的不足。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种铝合金泡沫芯三明治板的制备方法，所述方法将铝合金熔化保温、增粘，向增粘的铝合金熔体加入经预氧化处理的发泡剂TiH2进行搅拌分散，含TiH2的增粘铝合金熔体冷却凝固后获得凝固坯，将纯铝板与凝固坯进行复合热乳，获得表面为纯铝层、芯部为铝合金可发泡先驱体的复合板，再将复合板加热到比铝合金液相线温度高10~30°C的温度进行保温发泡，发泡体冷却后获得泡沫铝芯三明治板，具体包括以下步骤:
(I)铝合金熔体熔化保温:将铝合金在高于其液相线温度20?50 V的温度熔化，保温30?60分钟。
[0006](2)铝合金熔体增粘:向步骤(I)获得的铝合金熔体中添加Ca，以1000?2000rpm的搅拌速度搅拌10?15分钟，获得增粘的铝合金熔体，其中，Ca的添加量为铝合金熔体质量的I
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[0007](3)加入发泡剂:步骤(2)得到的增粘铝合金熔体中加入经预氧化处理的发泡剂TiH2,以1000~3000rpm的搅拌速度搅拌30?100s，铝合金熔体冷却后得到凝固坯;其中，发泡剂的加入量为增粘铝合金熔体质量的1~2%。
[0008](4)复合热乳:采用厚度纯铝板将步骤(3)获得的凝固坯上下表面包覆后，在300?450°C下进行压下量为20?80%的热乳，乳件冷却后得到表面为纯铝层、芯部为铝合金可发泡先驱体的复合板。
[0009](5)保温发泡:将步骤(4)获得的复合板加热到比铝合金液相线温度高10?30°C的温度进行保温发泡5?20分钟，发泡体空冷后获得表面为厚度0.2?1.6mm的实心纯铝层、芯部为平均孔径3~6mm、孔隙率75?90%的铝合金泡沫芯三明治板。
[0010]优选的，本发明所述铝合金为铝与S1、Cu、Mg、Zn、Mn元素构成的二元或多元铝合金，用于包覆热乳的纯铝板为工业纯铝板，厚度为I?2mm。
[0011]优选的，本发明所述发泡剂TiH2颗粒的粒度范围为37?74μπι。
[0012]优选的，本发明发泡剂TiH2的预处理方法:为在大气环境中，400°C下保温6h，然后在加热到470?520°C，保温lh。
[0013]发明原理:
铝合金可发泡先驱体制备原理:熔体途径制备铝合金可发泡先驱体的实现，与发泡剂TiH2的分解特性密切相关。未经处理的发泡剂，其开始分解温度为450°C、不存在分解惰性区，发泡剂一经加入铝合金熔体即开始分解，使发泡剂的搅拌分散过程难以实现。发泡剂TiH2须经过一定的表面氧化预处理对其分解特性进行调控，以适应发泡先驱体的制作。图2为经氧化预处理的TiH2在发泡温度的等温分解曲线示意图，该等温分解曲线由三个阶段组成，阶段I是TiH2的分解惰性阶段，阶段Π是TiH2的快速分解阶段，阶段ΙΠ是TiH2的缓慢分解阶段。在TiH2的分解惰性阶段，TiH2几乎不分解，在此阶段进行TiH2的搅拌分散，是实现熔体途径制备铝合金可发泡先驱体的关键所在。
本发明的有益效果:
从熔体途径出发获得内含发泡剂的可发泡先驱体，结合TiH2的预处理、复合热乳及保温发泡等过程，制备面板及泡沫芯之间为冶金结合界面的高强度铝合金泡沫芯三明治板，克服了粉末冶金发泡法在制品成本、产量及尺寸上的不足，工艺过程简单、可控，可实现工业化生产。
【附图说明】
[0014]图1为铝合金泡沫芯三明治板制备工艺流程图。
[0015]图2为氧化预处理TiH2在发泡温度的等温分解曲线示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
[0017]实施例1
本实施例所述铝合金泡沫芯三明治板的制备方法，具体包括以下步骤:
(1)合金熔化保温:将AlSi12合金于600 °C熔化，保温30分钟；
(2)增粘:向步骤(I)获得的AlSil2合金熔体中添加Ca，Ca的添加量为AlSil2合金熔体质量的1.5%，用100rpm的搅拌速度搅拌15分钟，获得增粘的AlSi 12合金熔体；
(3)加入发泡剂:向步骤(2)获得的增粘AlSil2合金熔体中加入经400°C6h+470°Clh预氧化处理后的发泡剂TiH2，发泡剂TiH2的添加量为AlSi 12合金熔体质量的1.0%，发泡剂TiH2颗粒的粒度范围为37?44μπι，发泡剂搅拌分散的搅拌速度为3000rpm、搅拌时间为30s，铝合金熔体冷却后得到凝固坯；
(4)复合热乳:采用厚度为Imm的纯铝板将步骤(3)获得的凝固坯上下表面包覆后，在300°C下进行压下量为20%的热乳，乳件冷却后得到表面为纯铝层、芯部为AlSil2合金可发泡先驱体的复合板；
(5)保温发泡:将步骤(4)获得的复合板加热到590°C进行保温发泡5分钟，发泡体空冷后获得表面为厚度0.8mm的实心纯铝层、芯部为平均孔径3mm、孔隙率75%的AlSil2合金泡沫芯三明治板。
实施例2
本实施例所述铝合金泡沫芯三明治板