論泡沫鋁合金材料的滲流鑄造成型

王壘 孫慶陽

摘 要：科技先行，隔熱技術(shù)發(fā)展，隔熱材料的技術(shù)含量和附加值大大提高。能源問題是當(dāng)前各國普遍重視的問題，在世界總的能源消耗中，建筑能耗約占25%-40%。建筑節(jié)能作為我國建設(shè)兩型社會，走可持續(xù)發(fā)展之路的基本國策，其戰(zhàn)略意義不言而喻，建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失主要來自于外墻、門窗和屋面等方面，因此屋面和外墻的保溫技術(shù)是實現(xiàn)建筑節(jié)能的重要途徑和必要技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：泡沫鋁；金屬材料；滲流鑄造；分析

1導(dǎo)言

泡沫鋁是一種以鋁和鋁合金為基體，內(nèi)部隨機分布三維多面形狀孔穴的固體材料。泡沫鋁具有輕質(zhì)、良好的隔音吸聲、能量吸收、阻尼減振、隔熱保溫和電磁屏蔽等性能，因此在建筑和交通運輸行業(yè)，尤其是電廠、航空航天等工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。由于泡沫鋁的特殊結(jié)構(gòu)，其壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線中包含一個很長的低應(yīng)力平臺，可承受較大的變形，因此它是一種具有良好吸能特性的輕質(zhì)、高阻尼材料.同時泡沫鋁是近年來興起的一種新型電磁屏蔽材料，與傳統(tǒng)的屏蔽材料相比，其屏蔽效能高，能滿足精密儀器和設(shè)備的屏蔽需要，與板材相比，它質(zhì)量輕、耐候性強、易于安裝，是建造電子裝備室的最佳材料。

2泡沫鋁合金材料的滲流鑄造原理

泡沫鋁合金材料的滲流鑄造成型的方式是比較簡單的，基本上就是把預(yù)先準(zhǔn)備好的金屬粒子或者是熔融后的液體金屬放入特定的金屬型器具當(dāng)中，制作成一些多孔體，然后再進(jìn)行澆筑，再進(jìn)行滲流澆筑之前首先要升溫，是溫度達(dá)到一定的要求，然后把鋁合金材料交入容器之中，然后升壓使液體金屬進(jìn)入到多空題當(dāng)中，最后經(jīng)過一定時間的冷卻，使其成型，最后再經(jīng)過一些配套的加工和清洗過程，制成泡沫鋁合金成形體，這就是泡沫鋁合金材料的滲流鑄造原理，相對于其它實體金屬和其他鑄造工藝來講是相對簡單的，也是比較實用的。

3泡沫鋁合金材料應(yīng)用

一是電極材料。優(yōu)良的導(dǎo)電性能使泡沫鋁可被廣泛應(yīng)用于鎳鋅電池、雙電層電容器等新型電池的電極骨架材料，目前泡沫鋁已獲得多家鎳鋅電池生產(chǎn)廠家試用，并投入批量使用，同時，泡沫鋁有望作為雙電層電容器電極集流體獲得推廣應(yīng)用；另外，泡沫鋁作為電解回收含鋁廢水的電極材料使用，也具有非常廣闊的前景。二是催化劑。在許多有機化學(xué)反應(yīng)中，人們嘗試直接利用具有大比表面積的泡沫鋁替代沖孔鋁板，作為化學(xué)反應(yīng)催化劑；泡沫鋁作為光催化空氣凈化載體，也獲得了較為成功的應(yīng)用。三是導(dǎo)熱材料。泡沫鋁具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，使其成為性能優(yōu)異的阻燃材料，在國外許多先進(jìn)的消防器材上獲得應(yīng)用，尤其是作為火焰隔離器材具有優(yōu)異的效果；另外，人們利用泡沫鋁優(yōu)良的導(dǎo)熱性能及表觀通透性，制作成電機、電器的散熱材料。四是消音及屏蔽材料。聲波在泡沫鋁表面發(fā)生漫反射，并通過膨脹消音、微孔消音等原理，達(dá)到消音的效果；鋁的屏蔽性能與銀接近，是一種性能優(yōu)異電磁屏蔽材料。

4.泡沫鋁肋應(yīng)用與創(chuàng)斷

俄羅斯輕質(zhì)合金研究所的專家研制出一種泡沫鋁合金材料，該材料的堅固程度可與柞木和泡沫混凝土相比，其輕重可與木材板相比。泡沫鋁合金材料是將氧化的鋁合金粉末與在加熱氣化過程中分離一種物質(zhì)相混合而獲得的。由于鋁所含的合金成分不同、加熱的程序不同以及在合成新材料時得到的氣化粉末不同，最后得到的泡沫鋁合金具有不同的密度，泡沫的孔隙也有大有小。泡沫鋁合金材料具有一定的隔音性和絕熱性，無毒而且不會燃燒。該材料可鋸可銑，并可向上面打螺釘，這種質(zhì)輕、堅固又不怕火燒的新材料可用于電梯門的鑲面、火車和地鐵車廂地面的鋪設(shè)。泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加人添加劑后，經(jīng)過發(fā)泡工藝而成，同時兼有金屬和氣泡特征。它的密度小、高吸收沖擊能力強、耐高溫、防火性能強、抗腐蝕、隔音降噪、導(dǎo)熱率低、電磁屏蔽性高、耐候性強、有過濾能力、易加工、易安裝、成形精度高、可進(jìn)行表面涂裝。泡沫鋁具有優(yōu)異的物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能以及可回收性。泡沫鋁的這些優(yōu)異性能使其在當(dāng)今的材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)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。

5.完善泡沫鋁合金材料的滲流鑄造成型的對策

5.1多孔體制作質(zhì)量方面

多孔體的制作是制作泡沫金屬的必要步驟之一，因此必須要注重多孔體的制作過程，控制好多孔體的緊密度，因為多孔體的制作質(zhì)量在泡沫鋁合金材料的滲流鑄造工藝流程中占據(jù)的地位是十分重要的，多孔體的制作分為幾種不同制作方法，一般分為粉末冶金法（成型粉末燒結(jié)法、松裝粉末燒結(jié)法、漿料發(fā)泡法等），纖維冶金法等，但是無論采取何種多孔體制備方法，都需要嚴(yán)格控制多孔體的緊實程度，多孔體適當(dāng)?shù)木o實度與其緊實力的大小有著直接的關(guān)聯(lián)，而且也會隨著金屬粒子密度不同而產(chǎn)生不同的變化，因此必須控制好多孔體的制作，使其質(zhì)量優(yōu)保證，最終才能促進(jìn)泡沫鋁合金材料的滲流鑄造不受影響。

5.2溫度度的控制

泡沫鋁合金材料的滲流鑄造工藝流程中溫度的控制也是至關(guān)重要的，一方面是多孔體和金屬模具的預(yù)熱，另一方面是金屬液體進(jìn)行澆注時的溫度，兩者的溫度控制是缺一不可的，而且溫度的控制分為幾個不同的層次，并不是所有階段的溫度控制都是一樣的，因此需要進(jìn)行不同階段的溫度控制，在日常實驗的過程中也會出現(xiàn)一些由于溫度控制不到位，而產(chǎn)生的成品不合格的問題，由此可見泡沫鋁合金材料的滲流鑄造過程中溫度問題是不可忽視的；從預(yù)熱溫度上來看，多孔體的預(yù)熱溫度基本上要控制在400～500攝氏度之間，如果溫度不合適或者是控制不到位的情況下，就不能保證泡沫鋁合金材料滲流鑄造過程的順利進(jìn)行，即便是在不符合條件的情況下完成了滲流鑄造過程，也會對成品的質(zhì)量有著很大的影響，除此之外，澆注溫度的選擇基本上要控制在740-760攝氏度之間為宜，澆注溫度控制的過高或者過低都對滲流鑄造過程有著極為不利的影響。

5.3滲流壓力選擇方面

在滲流壓力的選擇方面，要注意滲流壓力與滲流長度的關(guān)系，滲流壓力的增加會導(dǎo)致滲流長度的增加，但是結(jié)果不是特別明顯，但是滲流壓力依然是影響泡沫鋁合金材料的滲流鑄造成型的重要因素，因此想要達(dá)成既定的泡沫鋁合金材料的滲流鑄造效果，除了要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐B流壓力的選擇，還要在加壓的同時對鋁合金材料的金屬的填充顆粒進(jìn)行抽真空操作，真空抽去之后，可以使?jié)B流鑄造過程中的鋁合金材料的氧化程度大為降低，而且抽真空的操作也可以增加滲流長度，縮短滲流鑄造過程所需的時間，由此可見滲流壓力的選擇與抽真空操作在必要時可以同時進(jìn)行，不僅能夠縮短泡沫鋁合金材料的滲流鑄造的時間，也能夠增加成品的質(zhì)量，減少滲流鑄造過程中出現(xiàn)不必要的失誤。

6結(jié)論

綜上所述，多孔體的制作質(zhì)量對于泡沫鋁合金材料的泡狀組織的質(zhì)量，所以在多孔體制作過程中一定要把握好其制作質(zhì)量，嚴(yán)格控制其緊實程度。其次，是溫度因素，溫度因素包含著多方面，一方面是多孔體和金屬模具的預(yù)熱溫度，另一方面的金屬液體進(jìn)行澆注時的溫度，這些因素的控制必須通過實踐實驗過程才能夠確認(rèn)合適的溫度區(qū)間，進(jìn)行良好的控制；再次，是滲流壓力的選擇方面，滲流壓力的選擇也要控制在合適的區(qū)間內(nèi)，保證金屬液體在多孔體的滲透程度，最終能夠保證泡沫鋁合金材料的滲流鑄造的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]龍春光，張臻，郭芳宇，黃家亮，曹太山.泡沫鋁合金孔隙率對泡沫鋁合金/聚甲醛互穿復(fù)合材料的影響[J].長沙理工大學(xué)學(xué)報，2014，11（03）：88-94.

[2]朱斌.基于Ansys Workbench的泡沫鋁合金力學(xué)性能研究[J].熱加工工藝，2014，43（10）：76-78.

[3]王俊.泡沫鋁真空發(fā)泡制備技術(shù)研究[D].昆明理工大學(xué)，2013.

[4]單永華，張永玉.超輕泡沫鋁合金的發(fā)展及應(yīng)用[J].中國科技信息，2011（11）：133-135.

[5]黃建峰.泡沫鋁及其夾芯板靜態(tài)壓縮力學(xué)特性的實驗研究及理論分析[D].太原理工大學(xué)，2011.

[6]王展光，蔡萍，黃小民，龔昕.閉孔泡沫鋁合金的力學(xué)性能和吸能能力[J].熱加工工藝，2011，40（08）：19-21+24.

（作者單位：洛陽天浩泰軌道裝備制造有限公司）