专利名称：高孔隙率通孔多孔铝合金及其制备方法和专用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属材料加工领域，尤其涉及一种高孔隙率通孔多孔铝合金及其制造方法和专用装置。
二.
背景技术：
在用负压渗流法制备多孔铝合金过程中，由于受填料粒子堆积体体积分数(45％～60％)的限制，考虑铝合金熔体对填料粒子不润湿产生的附加孔隙率(Pr＜5％)和铝合金凝固收缩产生的孔隙率(Pr＜5％)，所得多孔铝合金的孔隙率为55％～70％。到目前为止还没有一种制备高孔隙率(70％～95％)的多孔铝合金的可靠方法。
三.
发明内容
技术问题 本发明提供一种高孔隙率通孔多孔铝合金及其可靠的制造方法和专用装置。
技术方案 一种制造高孔隙率通孔多孔铝合金的方法，其特征在于包括如下步骤第一步，称取一定质量的铝合金，该质量为实际铝合金浇铸质量，将其加热至融化，保持铝合金熔体温度为660℃～750℃，将填料粒子装入模具1中，在500℃～660℃下保温至填料粒子温度均匀，其中实际铝合金浇铸质量＝理论铝合金浇铸质量+余量，理论铝合金浇铸质量＝填料粒子堆积体高度×填料粒子堆积体横截面积×铝合金密度×(1-多孔铝合金孔隙率)，余量占理论铝合金浇铸量的5％～20％，第二步，将模具1放置到负压装置3的吸盘底座2上，再将保温后的铝合金熔体4浇铸到模具1中，并将模具1连通于压力为-2KPa～-40KPa的负压装置3，铝合金熔体渗入填料粒子中，并有一部分铝合金熔体流过上底板6，停留在上底板6和下底板7之间，第三步，待铝合金凝固后，取出填料粒子与铝合金的复合体，除去填料粒子。
一种高孔隙率通孔多孔铝合金，其孔隙率为70％～95％。
一种用于制造高孔隙率通孔多孔铝合金的专用装置，包括负压系统3和模具1，模具1的一端连接于负压系统3，其特征在于模具1内放置有上底板6和下底板7，其中，上底板6是网格边长为2～6mm的铁丝网，下底板7为孔径为2～6mm并贴有100～200目铁丝网的孔板。。
技术效果 (1)本发明通过控制铝合金熔体的温度、填料粒子的温度以及渗流负压力来控制铝合金熔体的渗流速度，使得铝合金熔体以一定的渗流速度流过填料粒子，使得填料粒子的间隙被铝合金熔体均匀地但是不充分地填充。由于填料粒子的间隙没有被充分的填充，但是均匀的填充，从而使得获得的多孔铝合金具有较高的孔隙率。(2)制备孔隙率为70％-95％(例如70％，75％，78％，80％，85％，90％，95％)的多孔铝合金过程中，如果铝合金浇铸量太少，铝液在渗流过程中会选择较优渗流路径，填料粒子的间隙将不会被均匀地填充，因而将得到骨架不均匀的多孔铝合金；施加一定余量可以有效的增加多孔铝合金的均匀性，以得到通孔度高，骨架均匀的多孔铝合金；余量将流过模具上底板，最终凝固并停留在上底板与下底板之间。不同的孔隙率要求不同的余量。本发明根据多孔铝合金不同孔隙率要求，预先估计余量并计算出所需铝合金的质量，获得骨架均匀的多孔铝合金。(3)通常将多孔铝合金中相邻两孔之间相互连通的圆孔直径称为多孔铝合金的通孔直径，记作L，将多孔铝合金中相邻孔之间相互连通的程度称为多孔铝合金的通孔度，记作ω，即ω=LD.]]>本发明获得的70％～95％的多孔铝合金的通孔度达20％～35％。(4)高孔隙率通孔多孔铝合金具有良好的吸声性能，孔隙率为70％～95％的多孔铝合金可以用做一些特定声波频率范围内的吸声材料。(5)多孔铝合金可以看作铝合金基体与空气两相共存的一种特殊情况，空气相及铝合金骨架两相不均匀以及应力-应变存在相位差是产生高阻尼的物理原因。阻尼特征与多孔铝合金的孔结构参数有关，提高孔隙率、减小孔径将增加多孔铝合金的内耗值。所以孔隙率为70％～95％的多孔铝合金拥有优异的阻尼减震性能。(6)多孔铝具有独特的结构特征。一方面，孔洞内部气体的导热能力较差，通过胞壁的重复反射吸收降低了辐射，因而具有较小的导热系数，在自然对流条件下，多孔铝具有好的隔热性能，并随孔隙率的增加而增加。同时，通孔多孔铝合金在强迫对流情况下，由于内部孔洞中的气体强烈的对流，表现出良好的散热特性，其散热特性随孔隙率的增加而增加。所以孔隙率为70％～95％的多孔铝合金可以在自然对流条件下用做隔热材料，而在强迫对流条件下用做散热部件，它们相比于较低孔隙率的多孔铝合金有更强的隔热和散热性能；(7)多孔铝合金的孔隙相互连通，呈三维网状骨架分布，具有较好的渗透性能。具体的流体透过性能与孔隙率、孔径及流体的粘度、流速等有关。透过系数α取决于多孔铝合金的结构特性，随孔径及孔隙率的增大而增大。本发明提供的孔隙率70％～95％的多孔铝合金是过滤以及流体控制的良好材料，还可以作为催化剂载体。(8)本发明采用上底板的作用是让浇铸的铝合金余量通过，从而使得多孔铝合金的孔隙率均匀。(9)本发明下底板采用贴有大目数铁丝网的孔板，避免铝合金液体流到负压装置中，同时不影响负压的作用。
四.
图1 是本发明负压渗流装置2 是本发明模具结构3 是本发明上底板示意4 是本发明下底板示意5 是孔径范围4.75-5.5mm，孔隙率64.2％的多孔铝合金图6 是本发明获得的孔径范围2.25-3.5mm，孔隙率74.8％的多孔铝合金图7 是本发明获得的孔径范围4.75-5.5mm，孔隙率84.7％的多孔铝合金图8 是本发明获得的孔径范围5.5-6.8mm，孔隙率90.4％的多孔铝合金五.具体实施方案实施例1 一种制造高孔隙率通孔多孔铝合金的方法，包括如下步骤第 一步，称取一定质量的铝合金(铝合金可以为含硅6％～11％的铝硅合金或者含铜4～10％的铝铜合金)，该质量为实际铝合金浇铸质量，将其加热至融化，保持铝合金熔体温度为660℃～750℃，温度可选为660℃，680℃，700℃，750℃，将填料粒子装入模具1中，在500℃～660℃下保温至填料粒子温度均匀，温度可取为500℃，550℃，600℃，620℃，640℃，660℃，其中实际铝合金浇铸质量＝理论铝合金浇铸质量+余量，理论铝合金浇铸质量＝填料粒子堆积体高度×填料粒子堆积体横截面积×铝合金密度×(1-多孔铝合金孔隙率)，余量占理论铝合金浇铸量的5％-20％，可取为5％，7％，10％，15％，20％，第二步，将模具1放置到负压装置3的吸盘底座2上，再将保温后的铝合金熔体4浇铸到模具1中，并将模具1连通于压力为-2KPa～-40KPa的负压装置3，负压可选取为-2KPa，-4KPa，-6KPa，-8KPa，-10KPa，-20KPa，-30KPa，-40KPa，铝合金熔体渗入填料粒子中，并有一部分铝合金熔体流过上底板6，停留在上底板6和下底板7之间，第三步，待铝合金凝固后，取出填料粒子与铝合金的复合体，除去填料粒子，可获得70％～95％的多孔铝合金。
实施例2 一种由实施例1所述方法获得的高孔隙率通孔多孔铝合金(铝合金可以为含硅6％～11％的铝硅合金或者含铜4～10％的铝铜合金)，其孔隙率为70％～95％，孔隙率可以为70％，75％，78％，80％，85％，90％，95％，孔洞形状为多角形或球形，孔洞分布均匀，平均孔径为0.5～7mm，可以为0.5mm，1.0mm，3mm，5mm，7mm，通孔度可达20％～35％。
实施例3 一种用于实施例1所述方法的制造高孔隙率通孔多孔铝合金的专用装置，包括负压系统3和模具1，模具1的一端连接于负压系统3，模具1内放置有上底板6和下底板7，其中，上底板6是网格边长为2～6mm的铁丝网，边长可以为2mm，4mm，6mm，下底板7为贴有100～200目(可以为100目，150目，200目)铁丝网的孔径为2～6mm的孔板，孔径可以为2mm，4mm，6mm。
权利要求
1.一种制造高孔隙率通孔多孔铝合金的方法，其特征在于包括如下步骤第一步，称取一定质量的铝合金，该质量为实际铝合金浇铸质量，将其加热至融化，保持铝合金熔体温度为660℃～750℃，将填料粒子装入模具(1)中，在500℃～660℃下保温至填料粒子温度均匀，其中实际铝合金浇铸质量＝理论铝合金浇铸质量+余量，理论铝合金浇铸质量＝填料粒子堆积体高度×填料粒子堆积体横截面积×铝合金密度×(1-多孔铝合金孔隙率)，余量占理论铝合金浇铸量的5％～20％，第二步，将模具(1)放置到负压装置(3)的吸盘底座(2)上，再将保温后的铝合金熔体(4)浇铸到模具(1)中，并将模具(1)连通于压力为-2KPa～-40KPa的负压装置(3)，铝合金熔体渗入填料粒子中，并有一部分铝合金熔体流过上底板(6)，停留在上底板(6)和下底板(7)之间，第三步，待铝合金凝固后，取出填料粒子与铝合金的复合体，除去填料粒子。
2.一种用权利要求1所述方法制备的高孔隙率通孔多孔铝合金，其特征在于其孔隙率为70％～95％。
3.根据权利要求2所述的高孔隙率通孔多孔铝合金，其特征在于孔洞形状为多角形或球形。
4.根据权利要求2所述的高孔隙率通孔多孔铝合金，其特征在于孔洞分布均匀，平均孔径为0.5～7mm。
5.根据权利要求2或3或4所述的高孔隙率通孔多孔铝合金，其特征在于其通孔度为20％～35％。
6.一种用于权利要求1所述方法的制造高孔隙率通孔多孔铝合金的专用装置，包括负压系统(3)和模具(1)，模具(1)的一端连接于负压系统(3)，其特征在于模具(1)内放置有上底板(6)和下底板(7)，其中，上底板(6)是网格边长为2～6mm的铁丝网，下底板(7)为孔径为2～6mm并贴有100～200目铁丝网的孔板。
全文摘要
本发明公开了一种制造高孔隙率通孔多孔铝合金的方法，首先将铝合金其加热至融化，保持铝合金熔体温度为660℃～750℃，将填料粒子装入模具中，在500℃～660℃下保温至填料粒子温度均匀，余量占理论铝合金浇铸量的5％～20％，再将模具放置到负压装置的吸盘底座上，再将保温后的铝合金熔体浇铸到模具中，并将模具连通于压力为－2KPa～－40KPa的负压装置，待铝合金凝固后，取出填料粒子与铝合金的复合体，除去填料粒子。本发明也公开了一种高孔隙率通孔多孔铝合金，其孔隙率为70％～95％。本发明还公开了一种高孔隙率通孔多孔铝合金制造装置。本发明获得的70％～95％的多孔铝合金的通孔度达20％～35％。
文档编号C22C1/08GK1557980SQ20041001395
公开日2004年12月29日 申请日期2004年1月19日 优先权日2004年1月19日
发明者何德坪, 张伟开, 李乃哲 申请人:东南大学