19、熔体发泡法制备泡沫铝工艺的分析

从表3-4的计算结果可以看出各因素对泡沫铝孔隙率影响从大到小依次是：E>B>A>D>C。即保温时间、发泡温度和发泡剂的加入量对孔隙率的影响较大，而搅拌时间和搅拌速度对孔隙率的影响较小，因此要获得高孔隙率的最佳工艺方案为 A₄B₃C₂D₁E₄。即发泡剂的加入量 1.6%、发泡温度 660℃、搅拌速度 1500rpm、搅拌时间 1.0min、保温时间 7.0min。而且图 3-1 和图 3-5 可以看出：（a）增加发泡剂加入量，孔隙率有上升的趋势；（b）延长保温时间有利于提高孔隙率。其主要原因是随着发泡剂的加入量和保温时间的延长，熔体中 TiH₂ 分解产生的 H₂ 量就会相应增加，泡沫铝的孔隙率也会相应的增加。如果继续增加保温时间也有可能出现相反的效果，因为熔化状态下的泡沫铝本身就处于亚稳态，随着保温时间的延长，泡沫铝中气泡间的合并和气泡塌陷相对于气泡的长大占据更重要的位置，而气泡的合并和塌陷能够造成整个泡沫铝体系失稳，孔隙率反而降低。

从表 3-5 中可以看出各因素对泡沫铝发泡效率影响从大到小依次是：B>E>A>D>C，因此要得到发泡效率高的最佳工艺方案为 A₂B₁C₃D₄E₁。从图 3-2、图 3-4 和图 3-5 还可以得到这样的结论：（a）发泡温度越高，发泡效率就越低；（b）搅拌时间越长，发泡效率越高；（c）保温时间越长，发泡效率越低。造成这种结果的原因是：随着发泡温度的提高，铝熔体的粘度会越来越小，熔体中气泡所受的粘滞力就越小，这样气泡的上浮倾向和熔体的排液作用就会加快；而保温时间的延长会使得熔体中气泡和铝液的分层更加明显；另外增加搅拌时间后，熔体中的一个大泡会在搅拌桨的剪切作用下分散成多个小气泡，而小气泡相对大气泡来说，在熔体中上升的速度要小的多。因此要得到高发泡效率的泡沫铝样品就要适当降低发泡温度、延长搅拌时间并且适当缩短保温时间。

从表3-6中可以看出各因素对泡沫铝均匀性的影响从大到小依次是：A>E>B>C>D。从图3-5可以看出：延长保温时间会使泡沫铝的结构均匀性变差。这也是比较容易理解的，因为保温时间的延长，意味着有更多的H₂放出，这会造成熔体中气泡的长大、合并、塌陷等现象加剧，均匀性自然就会变差。而发泡剂的加入量在1.2%时，可以得到均匀性指标在80以上的泡沫铝样品。因此要获得均匀性较好的最佳工艺方案为A₂B₂C₄D₄E₁。

从直观分析的结果可以看出：搅拌速度和搅拌时间的影响相对来说要小些，而发泡剂的加入量、发泡温度和保温时间是影响泡沫铝结构最重要的 3 个因素。因此制备泡沫铝的过程中一定要严格控制这 3 个主要因素。