發(fā)泡材料鋁，又稱發(fā)泡鋁或泡沫鋁，是一種集結(jié)構(gòu)-性能一體化的新型功能材料。以下是對(duì)發(fā)泡材料鋁的詳細(xì)介紹：
一、制備工藝
發(fā)泡材料鋁的制備工藝多種多樣，主要包括固態(tài)金屬燒結(jié)法和液態(tài)金屬凝固法兩大類。
固態(tài)金屬燒結(jié)法：
粉末冶金發(fā)泡法：將混合鋁粉與發(fā)泡劑粉經(jīng)壓縮得到具有氣密結(jié)構(gòu)的預(yù)制體，加熱預(yù)制體使發(fā)泡劑分解釋放出氣體，迫使預(yù)制體膨脹得到泡沫鋁。這種方法工藝參數(shù)區(qū)間較窄，成本較高，但可用的合金成分廣泛，有利于改善泡沫鋁的力學(xué)性能，且可以直接制造形狀復(fù)雜的部件。
散粉燒結(jié)法：通過變形手段破壞鋁粉表面的氧化膜，使顆粒更易粘結(jié)在一起，或加入鎂、銅等元素在特定溫度下燒結(jié)形成低共熔合金。這種方法工藝簡(jiǎn)單、成本低，但孔隙率不高、材料強(qiáng)度低。
粉漿成型法：將金屬鋁粉、發(fā)泡劑、反應(yīng)添加劑和有機(jī)載體組成懸浮液，攪拌成含有泡沫的狀態(tài)后置入模具中加熱焙燒，最終得到泡沫鋁。這種方法可以制備開孔泡沫材料。
燒結(jié)溶解法：鋁粉與鹽粉均勻混合后壓制成坯，燒結(jié)后置于熱水中濾掉鹽粒即可得到泡沫鋁。這種方法只能獲得中密度泡沫鋁，且成品內(nèi)易殘留氯化鈉造成腐蝕。
中空三維骨架法：將液態(tài)金屬壓鑄到有中空骨架三維網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的陶瓷中，冷卻后去除骨架即可得到泡沫鋁。這種方法泡沫孔隙率可調(diào)，但操作繁瑣、成本較高。
纖維燒結(jié)法：通過機(jī)械拉拔等方法得到金屬鋁絲，制成氈圈后進(jìn)行燒結(jié)。這種方法可獲得高孔隙率的泡沫鋁，且強(qiáng)度和韌性較高。
浸漿海綿燒結(jié)法：將海綿狀的有機(jī)物質(zhì)制成所需形狀的有機(jī)前驅(qū)體，用含有鋁粉的漿液滲透后燒結(jié)即可得到泡沫鋁。這種方法受多種因素影響，如有機(jī)前驅(qū)體的選擇和預(yù)處理、漿料的組成等。
液態(tài)金屬凝固法：
直接吹氣發(fā)泡法：向金屬熔融液中加入提高熔體粘度的物質(zhì)，然后向熔體底部吹入氣體形成氣孔后冷卻凝固。
發(fā)泡劑發(fā)泡法：在鋁熔融體中加入發(fā)泡劑攪拌均勻后加熱使其分解產(chǎn)生氣體并膨脹發(fā)泡，冷卻后得到泡沫鋁。這種方法對(duì)設(shè)備要求簡(jiǎn)單、成本低廉，但發(fā)泡溫度不易控制、氣泡分布不均勻。
滲流鑄造法：將可移去顆粒堆積在鑄模中壓制成坯后澆注金屬并去除顆粒，制備出通孔泡沫鋁。這種方法孔徑參數(shù)可控、成本低，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
固體-氣體共晶凝固法：在高壓氫氣氣氛中熔化金屬鋁得到含有過飽和氫氣的均勻熔體，冷卻凝固時(shí)氫氣從固相中析出形成氣泡得到泡沫鋁。這種方法可以控制冷卻條件以獲得各向同性和各項(xiàng)異性的高孔隙度泡沫鋁。
添加球料法：在鋁合金熔液中加入顆?；蛑锌涨虿?qiáng)化攪拌后進(jìn)行鑄造，溶解去除可溶性顆粒后得到連通孔泡沫鋁。這種方法所得泡沫鋁結(jié)構(gòu)連續(xù)性較差。
此外，還有金屬沉積法，包括電沉積法和氣相蒸發(fā)沉積法，也可以制備出發(fā)泡材料鋁。
二、性能特點(diǎn)
超輕性質(zhì)：發(fā)泡材料鋁的密度僅為0.20.4g/cm3，為金屬鋁的10%40%，重量只相當(dāng)于木材的三分之一，體積擴(kuò)大了13倍。
電磁波屏蔽性能：泡沫鋁對(duì)高頻電磁波有良好的屏蔽作用，能夠使電磁干擾降低80%以上。
耐熱性能：一般鋁合金的溶解溫度在560~700℃左右，而泡沫鋁即使加熱到1400℃也不溶解，且在高溫下不釋放有害氣體。
高抗彎性：泡沫鋁的抗彎性為鋼的1.5倍。
良好的隔聲與吸聲性能：閉孔泡沫鋁的隔聲系數(shù)在聲波頻率8004000HZ時(shí)可達(dá)0.9以上;通孔泡沫鋁的吸聲數(shù)在聲波頻率1254000HZ時(shí)可達(dá)0.8。
耐腐蝕性能：泡沫鋁的多孔結(jié)構(gòu)使其更加抗腐蝕，可以在惡劣的環(huán)境中使用。
其他性能：還具有高吸收沖擊能力、有過濾能力、易加工安裝、成形精度高、不發(fā)霉、不易臟、在室內(nèi)空間使用不易變色等特點(diǎn)。
三、應(yīng)用領(lǐng)域
發(fā)泡材料鋁因其獨(dú)特的性能特點(diǎn)在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用：
軍事領(lǐng)域：用于陸軍的主戰(zhàn)坦克復(fù)合裝甲、裝甲車防爆底盤等;海軍的復(fù)合甲板、艦艇隔艙等;以及航母電磁彈射器輻射屏蔽等。
建筑領(lǐng)域：用于大樓景觀、內(nèi)部裝飾等;還可以制作內(nèi)外裝飾、隔音墻、天花板、門窗、間壁、屏蔽墻等。
交通領(lǐng)域：用于公路聲屏障、公路隧道降噪、海底隧道降噪等;還可以制造汽車、電梯及傳送設(shè)備上的耐震部件等。
電子電氣設(shè)備：用于制造新型散熱片和輕型電磁屏障等。
航空工業(yè)：制造飛機(jī)機(jī)翼以減少空氣阻力，提高飛行安全系數(shù)。
綜上所述，發(fā)泡材料鋁作為一種新型功能材料具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/span>
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