论泡沫铝合金材料的渗流铸造成型

王垒 孙庆阳

摘 要：科技先行，隔热技术发展，隔热材料的技术含量和附加值大大提高。能源问题是当前各国普遍重视的问题，在世界总的能源消耗中，建筑能耗约占25%-40%。建筑节能作为我国建设两型社会，走可持续发展之路的基本国策，其战略意义不言而喻，建筑物围护结构的能量损失主要来自于外墙、门窗和屋面等方面，因此屋面和外墙的保温技术是实现建筑节能的重要途径和必要技术手段。

关键词：泡沫铝；金属材料；渗流铸造；分析

1导言

泡沫铝是一种以铝和铝合金为基体，内部随机分布三维多面形状孔穴的固体材料。泡沫铝具有轻质、良好的隔音吸声、能量吸收、阻尼减振、隔热保温和电磁屏蔽等性能，因此在建筑和交通运输行业，尤其是电厂、航空航天等工业中具有广阔的应用前景。由于泡沫铝的特殊结构，其压缩应力-应变曲线中包含一个很长的低应力平台，可承受较大的变形，因此它是一种具有良好吸能特性的轻质、高阻尼材料.同时泡沫铝是近年来兴起的一种新型电磁屏蔽材料，与传统的屏蔽材料相比，其屏蔽效能高，能满足精密仪器和设备的屏蔽需要，与板材相比，它质量轻、耐候性强、易于安装，是建造电子装备室的最佳材料。

2泡沫铝合金材料的渗流铸造原理

泡沫铝合金材料的渗流铸造成型的方式是比较简单的，基本上就是把预先准备好的金属粒子或者是熔融后的液体金属放入特定的金属型器具当中，制作成一些多孔体，然后再进行浇筑，再进行渗流浇筑之前首先要升温，是温度达到一定的要求，然后把铝合金材料交入容器之中，然后升压使液体金属进入到多空题当中，最后经过一定时间的冷却，使其成型，最后再经过一些配套的加工和清洗过程，制成泡沫铝合金成形体，这就是泡沫铝合金材料的渗流铸造原理，相对于其它实体金属和其他铸造工艺来讲是相对简单的，也是比较实用的。

3泡沫铝合金材料应用

一是电极材料。优良的导电性能使泡沫铝可被广泛应用于镍锌电池、双电层电容器等新型电池的电极骨架材料，目前泡沫铝已获得多家镍锌电池生产厂家试用，并投入批量使用，同时，泡沫铝有望作为双电层电容器电极集流体获得推广应用；另外，泡沫铝作為电解回收含铝废水的电极材料使用，也具有非常广阔的前景。二是催化剂。在许多有机化学反应中，人们尝试直接利用具有大比表面积的泡沫铝替代冲孔铝板，作为化学反应催化剂；泡沫铝作为光催化空气净化载体，也获得了较为成功的应用。三是导热材料。泡沫铝具有优良的导热性能，使其成为性能优异的阻燃材料，在国外许多先进的消防器材上获得应用，尤其是作为火焰隔离器材具有优异的效果；另外，人们利用泡沫铝优良的导热性能及表观通透性，制作成电机、电器的散热材料。四是消音及屏蔽材料。声波在泡沫铝表面发生漫反射，并通过膨胀消音、微孔消音等原理，达到消音的效果；铝的屏蔽性能与银接近，是一种性能优异电磁屏蔽材料。

4.泡沫铝肋应用与创断

俄罗斯轻质合金研究所的专家研制出一种泡沫铝合金材料，该材料的坚固程度可与柞木和泡沫混凝土相比，其轻重可与木材板相比。泡沫铝合金材料是将氧化的铝合金粉末与在加热气化过程中分离一种物质相混合而获得的。由于铝所含的合金成分不同、加热的程序不同以及在合成新材料时得到的气化粉末不同，最后得到的泡沫铝合金具有不同的密度，泡沫的孔隙也有大有小。泡沫铝合金材料具有一定的隔音性和绝热性，无毒而且不会燃烧。该材料可锯可铣，并可向上面打螺钉，这种质轻、坚固又不怕火烧的新材料可用于电梯门的镶面、火车和地铁车厢地面的铺设。泡沫铝是在纯铝或铝合金中加人添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征。它的密度小、高吸收冲击能力强、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤能力、易加工、易安装、成形精度高、可进行表面涂装。泡沫铝具有优异的物理性能、化学性能和力学性能以及可回收性。泡沫铝的这些优异性能使其在当今的材料领域具有广阔的应用前景，是很有开发前途的工程材料，特别是在交通运输工业，航天事业和建筑结构工业等方面。

5.完善泡沫铝合金材料的渗流铸造成型的对策

5.1多孔体制作质量方面

多孔体的制作是制作泡沫金属的必要步骤之一，因此必须要注重多孔体的制作过程，控制好多孔体的紧密度，因为多孔体的制作质量在泡沫铝合金材料的渗流铸造工艺流程中占据的地位是十分重要的，多孔体的制作分为几种不同制作方法，一般分为粉末冶金法（成型粉末烧结法、松装粉末烧结法、浆料发泡法等），纤维冶金法等，但是无论采取何种多孔体制备方法，都需要严格控制多孔体的紧实程度，多孔体适当的紧实度与其紧实力的大小有着直接的关联，而且也会随着金属粒子密度不同而产生不同的变化，因此必须控制好多孔体的制作，使其质量优保证，最终才能促进泡沫铝合金材料的渗流铸造不受影响。

5.2温度度的控制

泡沫铝合金材料的渗流铸造工艺流程中温度的控制也是至关重要的，一方面是多孔体和金属模具的预热，另一方面是金属液体进行浇注时的温度，两者的温度控制是缺一不可的，而且温度的控制分为几个不同的层次，并不是所有阶段的温度控制都是一样的，因此需要进行不同阶段的温度控制，在日常实验的过程中也会出现一些由于温度控制不到位，而产生的成品不合格的问题，由此可见泡沫铝合金材料的渗流铸造过程中温度问题是不可忽视的；从预热温度上来看，多孔体的预热温度基本上要控制在400～500摄氏度之间，如果温度不合适或者是控制不到位的情况下，就不能保证泡沫铝合金材料渗流铸造过程的顺利进行，即便是在不符合条件的情况下完成了渗流铸造过程，也会对成品的质量有着很大的影响，除此之外，浇注温度的选择基本上要控制在740-760摄氏度之间为宜，浇注温度控制的过高或者过低都对渗流铸造过程有着极为不利的影响。

5.3渗流压力选择方面

在渗流压力的选择方面，要注意渗流压力与渗流长度的关系，渗流压力的增加会导致渗流长度的增加，但是结果不是特别明显，但是渗流压力依然是影响泡沫铝合金材料的渗流铸造成型的重要因素，因此想要达成既定的泡沫铝合金材料的渗流铸造效果，除了要进行适当的渗流压力的选择，还要在加压的同时对铝合金材料的金属的填充颗粒进行抽真空操作，真空抽去之后，可以使渗流铸造过程中的铝合金材料的氧化程度大为降低，而且抽真空的操作也可以增加渗流长度，缩短渗流铸造过程所需的时间，由此可见渗流压力的选择与抽真空操作在必要时可以同时进行，不仅能够缩短泡沫铝合金材料的渗流铸造的时间，也能够增加成品的质量，减少渗流铸造过程中出现不必要的失误。

6结论

综上所述，多孔体的制作质量对于泡沫铝合金材料的泡状组织的质量，所以在多孔体制作过程中一定要把握好其制作质量，严格控制其紧实程度。其次，是温度因素，温度因素包含着多方面，一方面是多孔体和金属模具的预热温度，另一方面的金属液体进行浇注时的温度，这些因素的控制必须通过实践实验过程才能够确认合适的温度区间，进行良好的控制；再次，是渗流压力的选择方面，渗流压力的选择也要控制在合适的区间内，保证金属液体在多孔体的渗透程度，最终能够保证泡沫铝合金材料的渗流铸造的效果。

参考文献

[1]龙春光，张臻，郭芳宇，黄家亮，曹太山.泡沫铝合金孔隙率对泡沫铝合金/聚甲醛互穿复合材料的影响[J].长沙理工大学学报，2014，11（03）：88-94.

[2]朱斌.基于Ansys Workbench的泡沫铝合金力学性能研究[J].热加工工艺，2014，43（10）：76-78.

[3]王俊.泡沫铝真空发泡制备技术研究[D].昆明理工大学，2013.

[4]单永华，张永玉.超轻泡沫铝合金的发展及应用[J].中国科技信息，2011（11）：133-135.

[5]黄建峰.泡沫铝及其夹芯板静态压缩力学特性的实验研究及理论分析[D].太原理工大学，2011.

[6]王展光，蔡萍，黄小民，龚昕.闭孔泡沫铝合金的力学性能和吸能能力[J].热加工工艺，2011，40（08）：19-21+24.

（作者单位：洛阳天浩泰轨道装备制造有限公司）