泡沫铝生产技术课件
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新材料应用蓝海拓展——泡沫铝泡沫铝是一种在金属铝基体中分布有无数气泡的多孔质材料。
目前,日本与德国在研究、生产和应用泡沫铝与其他金属泡沫方面居世界领先地位。
我国对泡沫铝材的研究始于1980s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,仍然处于起步阶段,未形成生产力。
性能表现泡沫铝的性能主要取决于分布在三维骨架间的孔隙特征,即气孔的形态和分布,包括孔的类型(通孔或闭孔)、孔的形状、孔的分布、孔的结构(孔径、孔隙率、比重等)。
1物理性能泡沫铝最明显的特点就是重量轻、密度低,随孔的变化而变化,比重仅为同体积铝的0.1—0.6倍,但其牢固度却比泡沫塑料高达4倍以上。
泡沫铝材料的导电性要比实心铝材料小得多,相反电阻率就大得多,是电的不良导体。
泡沫铝的导热性能比实心铝小得多,约为实心铝的0.1—0.2倍。
另外,泡沫铝还具有刚性大、不易燃、不易氧化、不易产生老化、耐候性好、回收再生性好等特点。
对于承受弯曲负载的装置,所用材料应具有较高的比强度,通过对泡沫铝和几种常见结构材料(铝、钢)的比强度值(泡沫铝:铝:钢=5:2.5:1)比较,可知泡沫铝具有高比强度的特点。
实验研究表明,适当的热处理可以提高其比强度。
因此,泡沫铝可用于承受较大的弯曲负载装置中。
2力学性能同其他多孔材料一样,泡沫铝的弹性模量、剪切模量、弹性极限等均随孔隙率的增大而呈指数函数下降。
(1)抗拉强度泡沫铝的抗拉强度很低,几乎无延伸率,表现为半脆性。
实验发现孔径大小对其拉伸性能有一定的影响。
相对密度相同时,孔径小的拉伸强度比孔径大的高。
(2)抗压强度泡沫铝的抗拉强度虽然很低,但它的抗压强度却较高。
泡沫铝压缩应力一应变曲线可以分3个区域:线弹性区、屈服平台区、致密化区。
孔径不同的泡沫铝的压缩应力一应变曲线形状基本相似,不同主要表现在塑性平台的高度上,实验发现,孔径大小与塑性平台的高度并不是某种简单的线性关系,而是在某一孔径下塑性平台最高。
超全面泡沫铝制备工艺汇总泡沫铝是一种在金属铝基体中分布有无数气泡的多孔质材料。
其特殊的结构决定了它具有许多致密金属所没有的特殊性能,结构特点如:性能特点包括:泡沫铝性能的优劣主要取决于其孔隙率、孔径、通孔率、孔类型、比表面积等孔结构参数,而其孔结构参数主要取决于制备工艺。
因此泡沫铝的制备技术已成为新材料领域的研究热点。
下面就泡沫铝的制备工艺做详尽介绍:1、固态金属烧结法用这种方法生产的泡沫铝多数具有通孔结构,这是由于大部分固相法通过烧结使铝颗粒互相联结,铝始终保持在固态。
1.1、粉末冶金发泡法工艺原理是将混合铝粉与发泡剂粉,经压缩得到具有气密结构的预制体,加热预制体使发泡剂分解释放出气体,迫使预制体膨胀得到泡沫铝。
粉末冶金发泡法工艺流程:特点:一是与其他方法比较可用的合金成分更为广泛,有利于改善泡沫铝的力学性能;二是可以直接制造形状复杂的部件。
缺点是该方法工艺参数区间较窄,成本较高,制得的泡沫铝尺寸有限。
1.2、散粉烧结法此方法多用于制备泡沫铜。
由于铝粉表面具有的致密氧化膜将阻止颗粒烧结在一起,因此用散粉烧结法制备泡沫铝相对困难。
这时可以通过变形手段破坏氧化膜,使颗粒更易粘结在一起;或加入镁、铜等元素在595~625摄氏度烧结时形成低共熔合金。
这种生产方法包括三个过程:特点:优点是工艺简单、成本低,缺点是孔隙率不高、材料强度低。
如果用纤维代替粉末烧结同样可制得多孔材料。
1.3、粉浆成型法粉浆成型法是将金属铝粉、发泡剂(氢氟酸、氢氧化铝或正磷酸)、反应添加剂和有机载体组成悬浮液,将其搅拌成含有泡沫的状态,然后置入模具中加热焙烧,接着浆开始变粘,并随着产生的气体开始膨胀,最终得到一定强度的泡沫铝。
如果把粉浆直接灌入高分子泡沫中,通过升温把高分子材料热解,烧结后同样可制得开孔泡沫材料。
特点:所制得的泡沫铝强度不高并有裂纹。
1.4、烧结溶解法铝粉与盐粉均匀混合,压制成坯,在压制过程中盐粉基本保持原貌,铝粉发生塑性变形,填充盐粒之间的空隙形成连续的网状基体。
泡沫铝的制备技术泡沫铝是一种具有轻质、高强度和良好吸能特性的新型材料。
它由铝合金制备而成,通过控制气体发泡剂在融化的铝合金中释放气体,形成气孔结构。
在本文中,我将详细介绍泡沫铝的制备技术。
1.铝合金材料准备:选择适合的铝合金材料作为原料。
常用的铝合金包括铝硅合金、铝镁合金和铝锰合金等。
合金中的铝含量通常在80%以上。
2.铝合金材料预处理:将铝合金材料进行破碎、筛分和清洁处理。
破碎可以增加原料的表面积,有利于气体发泡剂的扩散和释放。
筛分可以控制原料的粒径范围,使气体发泡剂均匀地分布在铝合金中。
清洁处理可以去除杂质,提高泡沫铝的质量。
3.铝合金材料熔化:将预处理后的铝合金材料放入特定的熔炉中进行高温熔化。
铝合金的熔点通常在600-900摄氏度之间,熔化温度根据具体合金的种类和要求进行控制。
4.气体发泡剂注入:在铝合金熔融状态下,将气体发泡剂注入熔融金属中。
常用的气体发泡剂包括钠硼酸、钠铝酸盐和钠氢杂酸等。
气体发泡剂的选择和注入量可以根据要求进行调整,以得到所需的气孔结构。
5.发泡:在气体发泡剂注入后,通过搅拌或其他搅动方式,将气体发泡剂均匀地分散在铝合金中。
随着气体的释放,铝合金中形成大量的气孔结构。
气孔的大小和分布可以通过调整气体发泡剂的类型和用量来控制。
6.冷却和固化:在发泡过程中,由于气孔的形成,铝合金会逐渐冷却固化。
冷却过程中,泡沫铝的形状和结构会逐渐稳定。
7.切割和后处理:冷却固化后的泡沫铝可以进行切割和后处理。
切割可以根据具体需要,制作出不同形状和尺寸的泡沫铝制品。
后处理可以包括表面处理、热处理和物理性能测试等。
以上是泡沫铝的基本制备技术。
不同的制备方法和工艺参数会对泡沫铝的性能和结构产生不同的影响。
因此,在实际制备过程中需要根据具体要求进行优化和调整。
随着科学技术的不断进步,泡沫铝的制备技术也将得到更多的改进和发展,为泡沫铝的应用提供更广阔的空间。
2.1泡沫铝材料的结构特点泡沫铝是一种轻质功能材料,高孔隙率(60%~90%),孔径一般为0.1~6mm孔隙结构主要有通孔和闭孔。
通孔,密度0.8~1.2g/cm3,孔隙率50%~70%,孔径1mm以下,高温气体和液体的过滤材料,散热材料闭孔,密度0.2~0.5g/cm3,孔隙率80%~90%2.2泡沫铝材料的吸声性能表面几乎不存在可声波反射的平面。
孔道中的空气在声波作用下会发生压缩-膨胀形变,将声能转变成热能。
孔隙结构对吸声能力影响较大两种吸声形式即表面漫反射吸声和穿孔亥姆兹共振吸声。
在泡沫铝背后设置一空气层,形成泡沫铝吸声箱。
随着泡沫铝背后空气层厚度的增加,吸声主频率逐渐向低频移动。
2.3泡沫铝材料的隔声性能声波进入泡沫铝孔隙,引起孔隙中空气震动,继而金属间架振动,金属间架相互牵制,振动受阻而转化为热能。
通常使用的聚氨酯泡沫隔声材料,100mm厚最大隔声量为23dB,而泡沫铝材料20mm厚可以隔30dB以上。
密度对闭孔泡沫铝的整体隔声性能具有很大影响不同密度新孔泡沫铝裸板的隔声性能变化趋势基本一致厚度对闭孔泡沫铝裸板隔声性能具有显著影响为了减小闭孔泡沫铝裸板中透孔和裂缝对隔声性能的影响,一般在工程中制成夹芯板。
相同密度和相同厚度的泡沫铝夹芯板比泡沫铝裸板隔声性能高。
厚度太低会造成较多的裂缝和透孔,当两面贴板后,可以很好的解决透孔和裂缝所造成的声损失2.4泡沫铝材料的压缩强度与块体材料不同,多孔材料的性能测试还与材料的尺寸有关,对较大试样的多孔材料而言,可不考虑材料的尺寸效应。
但对试样较小的多孔材料而言,要材料的尺寸效应。
闭孔泡沫铝压缩过程经历三个阶段:1、线弹性变形阶段2、坍塌变形阶段:初始坍塌和延续坍塌3、致密化变形阶段动态压缩特征曲线与静态压缩时的特征一样,经历三个变形阶段。
动态与静态的压缩应力-应变曲线有着明显的差异:动态的曲线更加光滑,没有明显的平台区域;随着应变的增加,应力增加先快后慢再快,但一直处于增加的趋势,且在阶段2没有出现静态压缩时的应力突降现象;动态压缩的平台应力比静态压缩的平台应力大,且随着密度的逐渐增加,平台应力的差异也在缩小,应力-应变曲线也逐渐趋于一致。
泡沫金属材料制备技术1.引言金属泡沫或金属多孔材料是80年代后期国际上迅速发展起来的一种具有优异的物理特性和良好的机械性能的新型工程材料。
它具备的优异物理性能,如比重小、刚度大、比表面大、减震性能好、消声效果好、电磁屏蔽性能高等,使其在一些高技术领域获得了广泛应用[1-3]。
泡沫铝合金材料是一种在铝合金基体中分布有大量微小气孔结构的超轻型铝合金材料。
其开发研究始于20世纪40年代,最早的泡沫铝制备工艺是Sosnick于1948年提出的在铝熔体中以气化汞为气体来源制备泡沫铝合金的做法,该工艺还申请了美国专利[2]。
1956年,美国科学家Elliot完善了泡沫铝制备理论,并提出以可热分解气体的发泡剂来代替汞,从而给泡沫金属材料的工艺发展指明了方向,同年他采用熔体发泡法成功制造出泡沫铝。
随后人们开发使用了多种发泡剂如TiH2、ZrH2、ErH2、MgH2等。
到了20世纪80年代末90年代初,泡沫铝材料的研究取得重大突破,日本九州工业研究所于1991年开发出泡沫铝工业化生产的工业路线。
1992年M. F. Ashby第一次系统总结了泡沫金属的制备、性能和应用。
90年代以来,国外科研机构和大学推出了多种制备高性能泡沫铝的工艺方法,如德国不来梅德夫雷霍夫实用材料研究所研制的粉末发泡法,德国的连续喷吹气体制备泡沫铝法(DE4139020),日本日立造船技术研究所的发泡法等。
目前已经实现了采用金属发泡法和渗流铸造法来生产各种尺寸规模的泡沫铝部件,从高速列车到航天飞机的一系列领域都可以找到泡沫铝的身影[1]。
国内研究机构对泡沫铝的研究起步于20世纪80年代中期,目前国内主要的研究机构有东南大学、东北大学、昆明理工大学、大连理工大学等。
我国学者研制了一些具有独创性的生产工艺,并进行了大量的理论和实验研究。
其中东南大学材料系开展研究的时间最早,尤其在粉末冶金法制备泡沫铝工艺方面的成就较突出。
金属泡沫材料既可作为许多场合的功能材料,也可作为某些场合的结构材料,而一般情况下它兼有功能和结构双重作用,是一种性能优异的多用途工程材料。
粉末冶金法制备泡沫铝粉末冶金是通过粉末转化成坯料,经过成形和烧结制备成所需材料的一种方法。
它具有原料利用率高、成本低、能耗低等优点,被广泛应用于制备各种金属材料,其中包括泡沫铝。
泡沫铝是一种具有孔隙结构、轻质、强度高的材料,具有优异的吸震和吸音性能,广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
制备泡沫铝的方法多种多样,其中粉末冶金法是一种较为常用的制备方法。
首先是原料制备。
制备泡沫铝的原料主要是金属铝和发泡剂。
金属铝可以使用纯度较高的铝粉,发泡剂一般使用钙碳酸。
原料处理主要是将金属铝和发泡剂进行混合,一般使用球磨机进行混合,以保证原料的均匀性。
接下来是粉末混合。
将原料与一定比例的粉末粘结剂混合,以提高成型性能。
常用的粘结剂有聚乙烯醇、聚乙二醇等。
混合可以使用机械搅拌器进行,以确保均匀混合。
然后是成型。
成型是将混合后的粉末制备成所需形状的一个过程。
常用的成型方法有挤压、注射、泡沫模具等。
挤压是将混合后的粉末放入模具中,通过外力压缩形成所需形状。
注射是将混合后的粉末放入注射机中,通过注射成型。
泡沫模具是将混合后的粉末放入模具中,通过发泡过程形成所需形状。
成型后的成品需要经过一定的保温处理,以加强粒间结合力。
最后是烧结。
烧结是将成型后的坯体置于高温环境下,使粉末颗粒相互结合,形成坚固的泡沫结构。
烧结温度一般在金属铝熔点附近或略低于熔点,烧结时间根据泡沫铝的厚度和尺寸而定。
烧结后的泡沫铝可以根据需要进行表面处理,如阳极氧化、涂层等。
总之,粉末冶金法是一种制备泡沫铝的有效方法。
通过原料制备、粉末混合、成型和烧结等步骤,可以制备出具有良好性能的泡沫铝材料。
随着技术的不断发展,粉末冶金法在泡沫铝领域的应用也将越来越广泛。
泡沫铝性能及制备技术
主要有1、气泡沫铝的性能特点;2、气泡沫铝的应用;3、气泡沫铝
制备技术。
一、气泡沫铝的性能特点
气泡沫铝(Al Foam)是以铝为主要成份,其他元素(如锰、钛、铬、硫、锌、铅、锡、镁等)少量添加,经反应处理制备的具有微孔结构复合
材料。
其特点是质地轻、密度略高于空气(在同样体积下约为空気的
0.2~0.7倍)。
另外,气泡沫铝具有良好的吸音隔声,可隔断外部噪音,具有以下特点:
1.隔声性能优越:气泡沫铝隔声能力高,在频率范围内平均可达
60~70dB,较普通建筑材料有明显提高。
2.不燃性:气泡沫铝经过表面涂层处理后,有很强的耐火性能,可承
受高达800℃的高温,具有良好的不燃性能。
3.防火性能:该材料密封性好,有良好的阻火性能,可有效避免火源
热量扩散。
4.隔热隔湿性:气泡沫铝具有良好的分散热量效果,比其他类型建筑
材料更具隔热隔湿性能,使空间室内环境更舒适。
5.耐腐蚀性:气泡沫铝具有耐腐蚀性极好的特点,可以抵抗酸碱介质
的侵蚀,使其表面不易受到气体、液体或其它污染物的侵蚀。
二、气泡沫铝的应用
气泡沫铝的应用十分广泛,其中最常用的应用如下:。
第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集泡沫铝的熔体发泡法制备及其应用周君,熊汉青,王志国,王志峰,赵维民(河北工业大学材料科学与工程学院,天津300130)摘要:泡沫铝是一种密度小、比刚度强的新型复合材料,具有良好的力学性能和物理性能,而且还具有阻尼、吸音隔音、阻燃、电磁屏蔽等特殊性能。
采用熔体发泡法制备泡沫铝,工序简单,成本低,易于操作。
随着现代科学技术的发展,泡沫铝作为结构功能材料被广泛应用在工业、建筑及其他高科技领域,并越来越受到人们的关注。
关键词:泡沫铝;性能;熔体发泡法;应用Preparation of Foam Aluminum by Foaming in Meltand Its ApplicationZHOU Jun,XIONG Han-qing,WA NG Zhi-guo,WANG Zhi-feng,ZHAO Wei-min (School of Materials Science and Engineering,Hebei University of Technology,Tianjin300130,China) Abstract:Foam aluminum is a kind of new type composite materials with low density and big specific strength.Meanwhile,it has good mechanical properties,physical performance,damping,sound absorption, sound insulation,flame retardant,electromagnetic shielding and other special performance.The melt foaming method of foam aluminum is simple process,low cost and easy to operate.Along with the develop原ment of modern science and technology,foam aluminum as a structure functional material is widely used in industry,construction and high-tech fields.It is more and more concerned by people.Key words:foam aluminum;properties;melt foaming method;application多孔金属材料(Cellular metals)是一种新型的材料,它是由相互贯通或者封闭的孔洞构成网络结构的材料,孔洞的边界或表面由支柱或平板构成[1]。
泡沫铝生产工艺嘿,朋友们!今天咱来聊聊泡沫铝生产工艺,这可真是个有意思的玩意儿啊!你看啊,泡沫铝就像是一块神奇的金属海绵,里面布满了大大小小的孔洞。
那它是怎么来的呢?这就得从生产工艺说起啦。
首先呢,得准备好原材料,就像做饭得有食材一样。
这些原材料经过一系列的处理和调配,就像厨师精心准备菜肴的调料。
然后,就到了关键的一步,让这些材料发生奇妙的变化,就好像魔术师让东西凭空消失或出现一样。
在这个过程中,温度和压力可就非常重要啦!温度不能太高也不能太低,压力也要恰到好处,这就像是骑自行车,速度得掌握好,不然就容易摔倒。
如果温度或压力出了问题,那可就糟糕啦,可能就做不出我们想要的泡沫铝啦!接着呢,会有一些特殊的工艺和步骤,让这些材料逐渐变成泡沫铝的样子。
这就好比是盖房子,一砖一瓦地慢慢搭建起来。
在这个过程中,每一个细节都不能马虎,不然房子可就不结实啦。
你想想看,泡沫铝有那么多的优点,它轻得像羽毛,却又有着不错的强度。
这是多么神奇呀!我们可以用它来做各种东西,比如汽车上的零件,既能减轻重量又能保证安全,这多棒啊!而且啊,泡沫铝的隔音效果还特别好,就像给声音穿上了一件厚厚的棉袄。
要是把它用在房间里,那不是能让我们享受安静的环境啦?这可比那些普通的隔音材料厉害多了吧!生产泡沫铝就像是一场奇妙的冒险,每一步都充满了挑战和惊喜。
工人们就像勇敢的探险家,不断地探索和尝试,才能找到最好的方法。
说真的,泡沫铝的生产工艺真的很了不起!它让我们看到了科技的力量,也让我们的生活变得更加美好。
我们能用上这么好的材料,可都要感谢那些在背后默默努力的人们啊!所以啊,大家可别小看了泡沫铝生产工艺,它可是有着大本事的呢!它能让我们的世界变得更加精彩,让我们的生活更加便利。
怎么样,是不是觉得很神奇呢?让我们一起为泡沫铝生产工艺点赞吧!。