專利名稱：一種用金屬液發(fā)泡法制備多孔泡沫金屬的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械工程領(lǐng)域的金屬材料制備技術(shù)，特別是一種用金屬液發(fā)泡法 制備多孔泡沫金屬的設(shè)備。
背景技術(shù)：
具有泡沫結(jié)構(gòu)的多孔金屬材料由于其特殊的結(jié)構(gòu)形式，不僅具有可焊性、可導(dǎo)電、 可延展等一般的金屬屬性，而且在吸能減震、高阻尼性、消聲降噪、隔熱換熱、電磁屏蔽、透 氣透水等方面更顯示出自身的特色，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑行業(yè)、環(huán)保事業(yè) 以及高新科技等領(lǐng)域。根據(jù)制備過程中金屬的狀態(tài)來分，多孔泡沫金屬的制備方法主要有 液相法、固相法和金屬沉積法。液態(tài)金屬的發(fā)泡可以通過直接吹氣發(fā)泡法、金屬氫化物分解 發(fā)泡法等方法實(shí)現(xiàn)；固態(tài)金屬的發(fā)泡可以通過粉末冶金法、粉末發(fā)泡法、金屬空心球法和金 屬粉末纖維燒結(jié)法等方法實(shí)現(xiàn)；金屬沉積法是采用化學(xué)或物理的方法實(shí)現(xiàn)的。但這些方法 都存在一些問題1、金屬氫化物分解發(fā)泡法由于金屬氫化物分解過程難于控制，其形成的氣泡與直 接吹氣法發(fā)泡法同樣存在成本較高的問題；又由于H的存在容易形成氫脆，惡化金屬的力 學(xué)性能，僅適合于Al、Mg金屬的發(fā)泡，對Ti金屬及其合金則不適用。2、Al金屬的發(fā)泡只能使用直接吹氣發(fā)泡法制備泡沫金屬，但在制備工藝過程中， 由于氣泡的聚集、合并，Al泡沫金屬中的孔隙大小難于控制，氣孔尺寸大小不一，從而對材 料的性能產(chǎn)生不利的影響。3、對金屬液發(fā)泡法，在負(fù)壓條件下，溶解于液體中的氣體形成氣泡，對于氣泡的生 成、長大、聚并過程難于控制，形成的金屬泡沫材料中空隙尺寸大小不一。
發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型的目的是要提出一種制備工藝簡 單、成本低廉、可以適用于多種金屬發(fā)泡且氣孔尺寸可以控制的用金屬液發(fā)泡法制備多孔 泡沫金屬的設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種用金屬液發(fā)泡法制備多孔 泡沫金屬的設(shè)備，包括金屬液槽、發(fā)泡室、流體孔、隔離墻、高壓氣室、金屬結(jié)晶器；所述的金 屬液槽通過帶流體孔的隔離墻與發(fā)泡室分開，所述的金屬液槽的上部有高壓氣體室，所述 的發(fā)泡室的側(cè)面與金屬結(jié)晶器相連，所述的金屬結(jié)晶器的中部安裝有高頻超聲振動(dòng)器，所 述的高頻超聲振動(dòng)器與用于調(diào)節(jié)其振動(dòng)頻率、振幅及功率大小的高頻超聲電源連接。本實(shí)用新型所述的金屬結(jié)晶器與高頻超聲振動(dòng)器采用螺栓連接。本實(shí)用新型所述的高頻超聲振動(dòng)器的實(shí)驗(yàn)功率為400 500W，振動(dòng)頻率為 21. 8kHz，振幅為1. 4 2. 0X10_5m，實(shí)驗(yàn)時(shí)磁化電流為6 10A，屏極電流為1 2A。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果1、由于本實(shí)用新型可以采用高頻超聲振動(dòng)對金屬熔體進(jìn)行熱振動(dòng)，使金屬液產(chǎn)生大量氣泡，溶解于液體中的氣體可以擴(kuò)散到氣泡中。高頻超聲振動(dòng)形成的氣泡大小、分布均 勻，此方法工藝簡單，成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)推廣應(yīng)用。2、本實(shí)用新型對所采用的氣體沒有嚴(yán)格的限制，采用惰性氣體Ar、He、N2, CO2等 等，對金屬組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能無不良影響，克服了金屬氫化物分解發(fā)泡法中H元素對Ti 金屬及其合金、鋼鐵等金屬組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的不良影響，可適用于多種金屬的發(fā)泡。3、本實(shí)用新型通過調(diào)整高頻超聲振動(dòng)的頻率、振幅，可以調(diào)整超聲波對氣泡的作 用力，控制氣泡的碎化程度和氣泡尺寸，使零件的孔徑尺寸大小可以在很大的范圍內(nèi)變化， 適合大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。

本實(shí)用新型僅有附圖1張，其中圖1用金屬液發(fā)泡法制備多孔泡沫金屬的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、金屬液槽，2、發(fā)泡室，3、流體孔，4、隔離墻，5、高壓氣體室，6、金屬結(jié)晶器， 7、高頻超聲振動(dòng)器，8、泡沫金屬材料，9、高頻超聲電源，10、氣泡，11、金屬液。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步地描述，如圖1所示，一種用金屬液發(fā)泡 法制備多孔泡沫金屬的設(shè)備，包括金屬液槽1、發(fā)泡室2、流體孔3、隔離墻4、高壓氣室5、金 屬結(jié)晶器6 ；所述的金屬液槽1通過帶流體孔3的隔離墻4與發(fā)泡室2分開，所述的金屬液 槽1的上部有高壓氣體室5，所述的發(fā)泡室2的側(cè)面與金屬結(jié)晶器6相連，所述的金屬結(jié)晶 器6的中部安裝有高頻超聲振動(dòng)器7，所述的高頻超聲振動(dòng)器7與用于調(diào)節(jié)其振動(dòng)頻率、振 幅及功率大小的高頻超聲電源9連接。所述的金屬結(jié)晶器6與高頻超聲振動(dòng)器7采用螺栓 連接。所述的高頻超聲振動(dòng)器7的實(shí)驗(yàn)功率為400 500W，振動(dòng)頻率為21. 8kHz，振幅為 1. 4 2. 0X10_5m，實(shí)驗(yàn)時(shí)磁化電流為6 10A，屏極電流為1 2A。本實(shí)用新型的使用方法，包括以下步驟A、將金屬液槽1中的金屬加熱到熔點(diǎn)以上約200-300°C，形成金屬液11 ；B、采用高壓氣體室5中的高壓氣體對金屬液11進(jìn)行氣體溶解；打開流體孔3，金 屬液11中降壓形成氣泡10;C、啟動(dòng)高頻超聲振動(dòng)器7，使含有氣泡10的金屬液11通過金屬結(jié)晶器6時(shí)，在高 頻超聲振動(dòng)作用下，氣泡10被超聲振動(dòng)發(fā)生碎化，一個(gè)氣泡10碎化為幾個(gè)更為細(xì)小的氣 泡10 ；調(diào)整高頻超聲振動(dòng)器7的振動(dòng)頻率和振幅，使氣泡10的碎化程度和氣泡尺寸符合要 求；D、使含有細(xì)小氣孔的金屬液11在金屬結(jié)晶器6的尾部凝固結(jié)晶，形成多孔泡沫金 屬材料8。以下是本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例。以Al金屬泡沫材料為例，Al金屬液11在 高壓氣體室5中在3 5xl05Pa高壓氣體作用下，保持0. 5-1. 0h，氣體溶解于金屬液11中； 開啟流體孔3，高壓氣體室5中的金屬液11進(jìn)入發(fā)泡室2 ；由于氣壓的降低，氣體在熔體中 的溶解度降低，溶解于金屬熔體中的氣體在發(fā)泡室2內(nèi)從金屬熔體中析出形成氣泡10，由 于氣泡10的聚集和長大，其尺寸在工藝上難于控制，但夾帶氣泡10的金屬液11通過金屬結(jié)晶器6時(shí)，在高頻超聲振動(dòng)器7的作用下，金屬液11中的氣泡10被碎化，形成大量的小 氣泡；在金屬結(jié)晶器6的尾部冷卻結(jié)晶，大量的小氣泡保留下來，形成泡沫金屬材料8。
權(quán)利要求一種用金屬液發(fā)泡法制備多孔泡沫金屬的設(shè)備，包括金屬液槽(1)、發(fā)泡室(2)、流體孔(3)、隔離墻(4)、高壓氣室(5)、金屬結(jié)晶器(6)；所述的金屬液槽(1)通過帶流體孔(3)的隔離墻(4)與發(fā)泡室(2)分開，所述的金屬液槽(1)的上部有高壓氣體室(5)，所述的發(fā)泡室(2)的側(cè)面與金屬結(jié)晶器(6)相連，其特征在于所述的金屬結(jié)晶器(6)的中部安裝有高頻超聲振動(dòng)器(7)，所述的高頻超聲振動(dòng)器(7)與用于調(diào)節(jié)其振動(dòng)頻率、振幅及功率大小的高頻超聲電源(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用金屬液發(fā)泡法制備多孔泡沫金屬的設(shè)備，其特征在 于所述的金屬結(jié)晶器(6)與高頻超聲振動(dòng)器(7)采用螺栓連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用金屬液發(fā)泡法制備多孔泡沫金屬的設(shè)備，其特征在 于所述的高頻超聲振動(dòng)器(7)的實(shí)驗(yàn)功率為400 500W，振動(dòng)頻率為21. 8kHz，振幅為 1. 4 2. 0X10_5m，實(shí)驗(yàn)時(shí)磁化電流為6 10A，屏極電流為1 2A。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用金屬液發(fā)泡法制備多孔泡沫金屬的設(shè)備，包括金屬液槽、發(fā)泡室、流體孔、隔離墻、高壓氣室、金屬結(jié)晶器；所述的金屬結(jié)晶器的中部安裝有高頻超聲振動(dòng)器，所述的高頻超聲振動(dòng)器與用于調(diào)節(jié)其振動(dòng)頻率、振幅及功率大小的高頻超聲電源連接。本實(shí)用新型啟動(dòng)高頻超聲振動(dòng)器，使含有氣泡的金屬液通過金屬結(jié)晶器時(shí)，在高頻超聲振動(dòng)作用下，氣泡被超聲振動(dòng)發(fā)生碎化，一個(gè)氣泡碎化為幾個(gè)更為細(xì)小的氣泡；調(diào)整高頻超聲振動(dòng)器的振動(dòng)頻率和振幅，使氣泡的碎化程度和氣泡尺寸符合要求；本實(shí)用新型通過高頻超聲振動(dòng)形成的氣泡大小、分布均勻，本實(shí)用新型工藝簡單，成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)推廣應(yīng)用。
文檔編號B22D11/114GK201753364SQ20102019200
公開日2011年3月2日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者劉世永, 張會(huì)臣, 許曉磊, 高玉周 申請人:大連海事大學(xué)