2、熔体发泡法制备泡沫铝工艺的分析

第一章 文献综述

1.1 前言

人们很早就使用了泡沫材料，如木头、砖头等，但对泡沫铝材料的研究却很少。在传统的工程材料中多孔被认为是一种结构缺陷，因为它们往往呈裂纹形成和扩展的中心，对材料的力学性能产生不利影响，但当材料的孔隙数量增加到一定的程度后，材料就会因为孔洞的存在而具有一些特殊的性能，从而形成一个新的材料门类，这就是所谓的多孔或泡沫材料。

泡沫铝就是泡沫材料家族中的一种，它是金属铝与气体的复合材料，既具有金属的特性又有气泡的特性，使之兼顾了功能材料与结构材料的特点。作为结构材料，它具有轻质与高比强度的特点；作为功能材料，它具有吸声、隔音、散热、阻燃、减震、阻尼、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能。因此它在电子、通讯、化工、冶金、机械、建筑、交通运输中，甚至在航空航天技术中有着广泛的应用前景。

1.2 国内外研究概况

1948年，B.Soknics首次进行了金属发泡的尝试，为在金属中获得孔洞，他在熔融铝中加入了汞。1956年，J.C.Elliott采用TiH₂或ZrH₂粉末作为发泡剂加入到铝镁合金熔体中，利用分解产生的气体代替了汞，冷却后形成闭孔泡沫铝，这种方法的出现使得泡沫铝的研究在世界各地逐渐兴起。1970年，日本开始进行泡沫铝材料的 研究。20世纪80年代初，国际上兴起超细晶铝粉研制，发现泡沫铝质轻、隔音、阻燃、还有很强的吸音本领和电磁屏蔽作用。90年代以后，很多国家都加大了在泡沫铝研究方面的投入，值得特别提出的是德国不莱梅的Fraunhofer先进材料研究所粉末冶金法生产泡沫铝上取得的突破和加拿大阿尔坎国际有限公司开发的气体发泡法生产泡沫铝方法。进入21世纪后，泡沫铝的研究已经在世界各地蓬勃的发展，除美国、日本、德国和加拿大之外，英国的了诺汉大学、剑桥大学、韩国的釜山大学和技术研究所所热流控制中心，乌克兰的国家科学研究所，挪威科技大学、新西兰奥克兰大学，中国台湾省工业技术研究院等对泡沫铝的气池生长理论、力学模型和制备工艺进行了细致深入的研究。

我国在泡沫铝材料领域的研究始于20世纪80年代后期，当时的贵州工学院和大连理工大学较早地对熔体直接发泡法做一些研究，取得了一系列成果，到了90年代，一大批科研机构和院校先后开展泡沫铝材料研究，这些单位经过多年的探索和研究，取得了丰硕的研究成果。近几年来中国钢铁业股份有限公司郑州研究院、东南大学、东南大学、北京科技大学、吉林工业大学、中国科学院固体物理研究所、中国船舶重工集团公司725研究所、北京航空材料研究院等十几家单位都在进行泡沫铝的生产方法和发泡技术研究，但鲜有工业生产的报道。

泡沫铝的研究开发已有50多年的历史，但其真正的规模化应用并不多，主要原因是泡沫铝的表征仍然不够完善，缺乏足够的构件设计、性能再现差、缺乏测试和计算方法、缺乏之后处理的基本原理方法、生产技术太复杂、成本相对较高以及对工艺过程的了解也不全面，这就导致了泡沫铝的可控性不高、性能变化范围较大的局面。但是这些关键性技术一旦取得突破，泡沫铝材料将会为金属材料及其它相关领域带来革命性进展。