泡沫铝合金材料的渗流铸造方法初探

在泡沫铝合金材料的渗流铸造中, 多孔体的制作是获得良好泡状组织的基础, 多孔体与模具的预热温度,铝合金的浇注温度是保证泡沫金属材料成型的关键。通过对多孔体粒子粒径与充型压力关系的研究认为：多孔体粒子的大小与充型压力呈线性关系,充型压力随着粒径增大而降低。

渗流铸造泡沫铝的原理

把预先处理好的粒子（采用水溶性盐粒子经加热、脱水、破碎与筛分，再用溶剂将粒子处理呈相互联结状）放入金属型中护制成多孔体,再将其预热到一定温度,然后浇入铝合金熔液,经加压使金属液渗入到多孔体中。冷却凝固后使形成个二维网状连通的铝基复合体。之后,再用超声波清洗，泡沫金属成形体便制成了。采用此工艺制出的材料孔隙率在80%左右。

实验结果分析

1.制作多孔体是制造泡沫金属的重要步骤

多孔体的紧实度是影响多孔体质量的关键,适当的紧实度取决于紧实力的大小, 紧实力是随着粒子密度的不同而变化。实验时,把处理好的盐粒子装入型腔中进行压实。如果压实力太大· 虽然可得到较高的紧实度,但会使粒子相互间接触而过大, 而相互间缝隙缩小，当紧实度太小时，则会因紧实度不足使部分粒子间相厅接触不好。实验表明,制作多孔体的紧实力一般取值在10MPa一15MPa范围为宜。

2.多孔体、金属型具的预热温度是制作泡沫铝金属材料成功的关键因素

多孔体与金属型具的预热方法有两种：一是两者合型后预热,两者温度相同；二是分别预热, 两者预热温度有一定温差。多孔体预热温度较低,将会缩短泡沫铝有效长度；当其预热温度过高时,也容易使有效长度缩短；另外,预热温度过高, 造成多孔体变形,影响铝基复合体的质量。

3.金属液浇注温度的影响

较高的浇注温度, 对金属液在多孔体中渗流有利。从热力学角度分析,影响渗流铸造铝基复合体有效长度的因素是金属熔液的过热度和其结晶潜热。金属的结晶潜热为一定值,因此适当提高金属液的过热度,便可为得到理想的泡沫金属材料提供有利的条件。不同的合金熔液其过热度不同,这要经过实验来进一步确定其过热区间。

4.多孔体粒子的大小与充型压力的关系

当金属液渗入多孔体时,受到主要来自金属液表面张力产生的阻力作用即表面张力维持着液态表面的一种相对稳定状态,在金属熔液渗入多孔体的过程中，其起着极力阻止渗入的作用。因此,在一般情况下,金属熔液不能靠自身的静压力将表面张力的相对稳定状态破坏而渗入到多孔体中, 故应加一充型压力以克服阻力，迫使金属熔液渗入。

结论

1.多孔体的制作直接影响泡沫金属的泡状组织,所以多孔体应有均匀的粒度和适中的紧实度。

2.制作泡沫金属材料的关键因素有二：一是多孔体和金属型具的预热温度，二是金属液的浇注温度,应通过实验掌握关键因素之间的相互关系。

3.充型压力与多孔体粒子粒径间呈线性关系,前者随后者的增大而降低,故应根据实际情况选择适当的充型压力。在粒子粒径较大时,可通过实验确定合适的压头高度,使金属液能在自重的作用下顺利渗入, 从而在保证有效长度的前提下减少能耗。