高孔隙率通孔多孔鋁合金及其製備方法和專用裝置的製作方法
2023-06-16 07:07:06 1
專利名稱：高孔隙率通孔多孔鋁合金及其製備方法和專用裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及金屬材料加工領域，尤其涉及一種高孔隙率通孔多孔鋁合金及其製造方法和專用裝置。
二.
背景技術：
在用負壓滲流法製備多孔鋁合金過程中，由於受填料粒子堆積體體積分數(45％～60％)的限制，考慮鋁合金熔體對填料粒子不潤溼產生的附加孔隙率(Pr＜5％)和鋁合金凝固收縮產生的孔隙率(Pr＜5％)，所得多孔鋁合金的孔隙率為55％～70％。到目前為止還沒有一種製備高孔隙率(70％～95％)的多孔鋁合金的可靠方法。
三.
發明內容
技術問題 本發明提供一種高孔隙率通孔多孔鋁合金及其可靠的製造方法和專用裝置。
技術方案 一種製造高孔隙率通孔多孔鋁合金的方法，其特徵在於包括如下步驟第一步，稱取一定質量的鋁合金，該質量為實際鋁合金澆鑄質量，將其加熱至融化，保持鋁合金熔體溫度為660℃～750℃，將填料粒子裝入模具1中，在500℃～660℃下保溫至填料粒子溫度均勻，其中實際鋁合金澆鑄質量＝理論鋁合金澆鑄質量+餘量，理論鋁合金澆鑄質量＝填料粒子堆積體高度×填料粒子堆積體橫截面積×鋁合金密度×(1-多孔鋁合金孔隙率)，餘量佔理論鋁合金澆鑄量的5％～20％，第二步，將模具1放置到負壓裝置3的吸盤底座2上，再將保溫後的鋁合金熔體4澆鑄到模具1中，並將模具1連通於壓力為-2KPa～-40KPa的負壓裝置3，鋁合金熔體滲入填料粒子中，並有一部分鋁合金熔體流過上底板6，停留在上底板6和下底板7之間，第三步，待鋁合金凝固後，取出填料粒子與鋁合金的複合體，除去填料粒子。
一種高孔隙率通孔多孔鋁合金，其孔隙率為70％～95％。
一種用於製造高孔隙率通孔多孔鋁合金的專用裝置，包括負壓系統3和模具1，模具1的一端連接於負壓系統3，其特徵在於模具1內放置有上底板6和下底板7，其中，上底板6是網格邊長為2～6mm的鐵絲網，下底板7為孔徑為2～6mm並貼有100～200目鐵絲網的孔板。。
技術效果 (1)本發明通過控制鋁合金熔體的溫度、填料粒子的溫度以及滲流負壓力來控制鋁合金熔體的滲流速度，使得鋁合金熔體以一定的滲流速度流過填料粒子，使得填料粒子的間隙被鋁合金熔體均勻地但是不充分地填充。由於填料粒子的間隙沒有被充分的填充，但是均勻的填充，從而使得獲得的多孔鋁合金具有較高的孔隙率。(2)製備孔隙率為70％-95％(例如70％，75％，78％，80％，85％，90％，95％)的多孔鋁合金過程中，如果鋁合金澆鑄量太少，鋁液在滲流過程中會選擇較優滲流路徑，填料粒子的間隙將不會被均勻地填充，因而將得到骨架不均勻的多孔鋁合金；施加一定餘量可以有效的增加多孔鋁合金的均勻性，以得到通孔度高，骨架均勻的多孔鋁合金；餘量將流過模具上底板，最終凝固並停留在上底板與下底板之間。不同的孔隙率要求不同的餘量。本發明根據多孔鋁合金不同孔隙率要求，預先估計餘量並計算出所需鋁合金的質量，獲得骨架均勻的多孔鋁合金。(3)通常將多孔鋁合金中相鄰兩孔之間相互連通的圓孔直徑稱為多孔鋁合金的通孔直徑，記作L，將多孔鋁合金中相鄰孔之間相互連通的程度稱為多孔鋁合金的通孔度，記作ω，即=LD.]]>本發明獲得的70％～95％的多孔鋁合金的通孔度達20％～35％。(4)高孔隙率通孔多孔鋁合金具有良好的吸聲性能，孔隙率為70％～95％的多孔鋁合金可以用做一些特定聲波頻率範圍內的吸聲材料。(5)多孔鋁合金可以看作鋁合金基體與空氣兩相共存的一種特殊情況，空氣相及鋁合金骨架兩相不均勻以及應力-應變存在相位差是產生高阻尼的物理原因。阻尼特徵與多孔鋁合金的孔結構參數有關，提高孔隙率、減小孔徑將增加多孔鋁合金的內耗值。所以孔隙率為70％～95％的多孔鋁合金擁有優異的阻尼減震性能。(6)多孔鋁具有獨特的結構特徵。一方面，孔洞內部氣體的導熱能力較差，通過胞壁的重複反射吸收降低了輻射，因而具有較小的導熱係數，在自然對流條件下，多孔鋁具有好的隔熱性能，並隨孔隙率的增加而增加。同時，通孔多孔鋁合金在強迫對流情況下，由於內部孔洞中的氣體強烈的對流，表現出良好的散熱特性，其散熱特性隨孔隙率的增加而增加。所以孔隙率為70％～95％的多孔鋁合金可以在自然對流條件下用做隔熱材料，而在強迫對流條件下用做散熱部件，它們相比於較低孔隙率的多孔鋁合金有更強的隔熱和散熱性能；(7)多孔鋁合金的孔隙相互連通，呈三維網狀骨架分布，具有較好的滲透性能。具體的流體透過性能與孔隙率、孔徑及流體的粘度、流速等有關。透過係數α取決於多孔鋁合金的結構特性，隨孔徑及孔隙率的增大而增大。本發明提供的孔隙率70％～95％的多孔鋁合金是過濾以及流體控制的良好材料，還可以作為催化劑載體。(8)本發明採用上底板的作用是讓澆鑄的鋁合金餘量通過，從而使得多孔鋁合金的孔隙率均勻。(9)本發明下底板採用貼有大目數鐵絲網的孔板，避免鋁合金液體流到負壓裝置中，同時不影響負壓的作用。
四.
圖1 是本發明負壓滲流裝置2 是本發明模具結構3 是本發明上底板示意4 是本發明下底板示意5 是孔徑範圍4.75-5.5mm，孔隙率64.2％的多孔鋁合金圖6 是本發明獲得的孔徑範圍2.25-3.5mm，孔隙率74.8％的多孔鋁合金圖7 是本發明獲得的孔徑範圍4.75-5.5mm，孔隙率84.7％的多孔鋁合金圖8 是本發明獲得的孔徑範圍5.5-6.8mm，孔隙率90.4％的多孔鋁合金五.具體實施方案實施例1 一種製造高孔隙率通孔多孔鋁合金的方法，包括如下步驟第 一步，稱取一定質量的鋁合金(鋁合金可以為含矽6％～11％的鋁矽合金或者含銅4～10％的鋁銅合金)，該質量為實際鋁合金澆鑄質量，將其加熱至融化，保持鋁合金熔體溫度為660℃～750℃，溫度可選為660℃，680℃，700℃，750℃，將填料粒子裝入模具1中，在500℃～660℃下保溫至填料粒子溫度均勻，溫度可取為500℃，550℃，600℃，620℃，640℃，660℃，其中實際鋁合金澆鑄質量＝理論鋁合金澆鑄質量+餘量，理論鋁合金澆鑄質量＝填料粒子堆積體高度×填料粒子堆積體橫截面積×鋁合金密度×(1-多孔鋁合金孔隙率)，餘量佔理論鋁合金澆鑄量的5％-20％，可取為5％，7％，10％，15％，20％，第二步，將模具1放置到負壓裝置3的吸盤底座2上，再將保溫後的鋁合金熔體4澆鑄到模具1中，並將模具1連通於壓力為-2KPa～-40KPa的負壓裝置3，負壓可選取為-2KPa，-4KPa，-6KPa，-8KPa，-10KPa，-20KPa，-30KPa，-40KPa，鋁合金熔體滲入填料粒子中，並有一部分鋁合金熔體流過上底板6，停留在上底板6和下底板7之間，第三步，待鋁合金凝固後，取出填料粒子與鋁合金的複合體，除去填料粒子，可獲得70％～95％的多孔鋁合金。
實施例2 一種由實施例1所述方法獲得的高孔隙率通孔多孔鋁合金(鋁合金可以為含矽6％～11％的鋁矽合金或者含銅4～10％的鋁銅合金)，其孔隙率為70％～95％，孔隙率可以為70％，75％，78％，80％，85％，90％，95％，孔洞形狀為多角形或球形，孔洞分布均勻，平均孔徑為0.5～7mm，可以為0.5mm，1.0mm，3mm，5mm，7mm，通孔度可達20％～35％。
實施例3 一種用於實施例1所述方法的製造高孔隙率通孔多孔鋁合金的專用裝置，包括負壓系統3和模具1，模具1的一端連接於負壓系統3，模具1內放置有上底板6和下底板7，其中，上底板6是網格邊長為2～6mm的鐵絲網，邊長可以為2mm，4mm，6mm，下底板7為貼有100～200目(可以為100目，150目，200目)鐵絲網的孔徑為2～6mm的孔板，孔徑可以為2mm，4mm，6mm。
權利要求
1.一種製造高孔隙率通孔多孔鋁合金的方法，其特徵在於包括如下步驟第一步，稱取一定質量的鋁合金，該質量為實際鋁合金澆鑄質量，將其加熱至融化，保持鋁合金熔體溫度為660℃～750℃，將填料粒子裝入模具(1)中，在500℃～660℃下保溫至填料粒子溫度均勻，其中實際鋁合金澆鑄質量＝理論鋁合金澆鑄質量+餘量，理論鋁合金澆鑄質量＝填料粒子堆積體高度×填料粒子堆積體橫截面積×鋁合金密度×(1-多孔鋁合金孔隙率)，餘量佔理論鋁合金澆鑄量的5％～20％，第二步，將模具(1)放置到負壓裝置(3)的吸盤底座(2)上，再將保溫後的鋁合金熔體(4)澆鑄到模具(1)中，並將模具(1)連通於壓力為-2KPa～-40KPa的負壓裝置(3)，鋁合金熔體滲入填料粒子中，並有一部分鋁合金熔體流過上底板(6)，停留在上底板(6)和下底板(7)之間，第三步，待鋁合金凝固後，取出填料粒子與鋁合金的複合體，除去填料粒子。
2.一種用權利要求1所述方法製備的高孔隙率通孔多孔鋁合金，其特徵在於其孔隙率為70％～95％。
3.根據權利要求2所述的高孔隙率通孔多孔鋁合金，其特徵在於孔洞形狀為多角形或球形。
4.根據權利要求2所述的高孔隙率通孔多孔鋁合金，其特徵在於孔洞分布均勻，平均孔徑為0.5～7mm。
5.根據權利要求2或3或4所述的高孔隙率通孔多孔鋁合金，其特徵在於其通孔度為20％～35％。
6.一種用於權利要求1所述方法的製造高孔隙率通孔多孔鋁合金的專用裝置，包括負壓系統(3)和模具(1)，模具(1)的一端連接於負壓系統(3)，其特徵在於模具(1)內放置有上底板(6)和下底板(7)，其中，上底板(6)是網格邊長為2～6mm的鐵絲網，下底板(7)為孔徑為2～6mm並貼有100～200目鐵絲網的孔板。
全文摘要
本發明公開了一種製造高孔隙率通孔多孔鋁合金的方法，首先將鋁合金其加熱至融化，保持鋁合金熔體溫度為660℃～750℃，將填料粒子裝入模具中，在500℃～660℃下保溫至填料粒子溫度均勻，餘量佔理論鋁合金澆鑄量的5％～20％，再將模具放置到負壓裝置的吸盤底座上，再將保溫後的鋁合金熔體澆鑄到模具中，並將模具連通於壓力為－2KPa～－40KPa的負壓裝置，待鋁合金凝固後，取出填料粒子與鋁合金的複合體，除去填料粒子。本發明也公開了一種高孔隙率通孔多孔鋁合金，其孔隙率為70％～95％。本發明還公開了一種高孔隙率通孔多孔鋁合金製造裝置。本發明獲得的70％～95％的多孔鋁合金的通孔度達20％～35％。
文檔編號C22C1/08GK1557980SQ20041001395
公開日2004年12月29日 申請日期2004年1月19日 優先權日2004年1月19日
發明者何德坪, 張偉開, 李乃哲 申請人:東南大學