液態金屬制備泡沫鋁樣品截面分析顯微鏡
熔體中注人氣體(空氣發泡)
純液態金屬不易通過鼓人氣體發泡。泡壁排液的過程通常很快,以至
沒有足夠的氣泡穩定時間來凝固形成多孔體。但是,加入10%~30%的不
溶或溶解緩慢的小粒子,比如氧化鋁或碳化硅,則可提高鋁熔體的黏度,
從而阻礙泡膜的排液,使發泡過程穩定。氣體注入過程對于鋁合金來說是
極易實現的,因為鋁合金密度低,且當其熔體暴露于空氣或其他含氧氣體
時不會發生太嚴重的氧化。該方法有幾種衍生技術
制備泡沫鋁
在液態鋁中,許多氣體都可用來發泡。空氣是最常用的,此外二氧化
碳、氧氣、惰性氣體甚至水(汽)也都可以注入液態鋁中進行發泡。由此形
成的氣泡向熔體表面漂浮、排液,然后開始凝固。泡沫中的溫度梯度決定
了泡沫保持在液態或半固態的時間長度,因而也決定了排液程度。通過仔
細控制氣體的注入過程和泡沫的冷卻速度,可以生產出相對密度低的閉孔
泡沫體。
很多技術都可對泡沫體進行抽空,從而形成孔壁大而厚的閉合孔隙但
就目前來看,該法還僅限于泡沫鋁的制備。
熔體中釋氣粒子分解
將發泡劑與合金進行混合,加熱使發泡劑釋氣,由此可形成泡沫金屬
。廣為使用的發泡劑是氫化鈦(Till:),當它被加熱到465℃以上時即開始
分解成Ti和氣體H:。在鋁熔體中加入氫化鈦,即可迅速產生大量的氫氣,
如果形成的泡體排液足夠慢
并將熔體的溫度穩定在670~690%之間;然后在熔體中加入l%~2%
的金屬鈣,金屬鈣迅速氧化并形成分散良好的CaO和CaAl:0。粒子,從而
使熔體的黏度得到提高;接著攪拌熔體,并加入直徑為5—20run的Till:
顆粒,加入量為1%一2%即可。一旦這些顆粒在熔體中得以分散,即移出
攪拌系統,在熔體之上則逐漸形成泡沫體。調節系統的超壓、溫度和操作
時間,就可控制整個工藝過程。氫化鈦全部分解一般需要10min左右。發泡
過程完成后,熔體在氫氣逃逸以及氣泡粗化或坍塌之前冷卻凝固,形成固
態泡沫體。