本發明屬于泡沫金屬制備技術領域，具體涉及一種小孔徑泡沫鋁的制備方法。
背景技術：
泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經過發泡工藝制成的含有大量閉合空隙的鋁基金屬材料，同時兼有金屬和氣泡特征。特點是密度小、高吸收沖擊能力強、耐高溫、防火性能強、抗腐蝕、隔音降噪、導熱率低、電磁屏蔽性高、耐候性強、有過濾能力、易加工、易安裝、成形精度高、可進行表面涂裝。可廣泛應用于交通運輸、建筑機械、電子通訊、航空航天、環境保護等多個領域。
從20世紀中葉開始，世界各國競相投入到泡沫鋁的研究與開發之中，經歷50余年的研究發展，目前已形成多種制備泡沫鋁的方法。針對閉孔泡沫鋁來說常見的有熔體發泡法、粉末冶金法、注氣發泡法。目前最具商業價值的泡沫鋁制備工藝是熔體發泡法，可以生產大尺寸且具有規則孔洞結構的閉孔泡沫鋁。
目前，泡沫鋁的力學性能還遠未達到其理論值，其原因和孔結構的不均勻性有關，如在應力作用下，泡沫鋁結構不均勻處(如大孔等缺陷處)存在應力集中，應力首先在結構不均勻處及其附近導致韌性或者脆性斷裂，使泡沫鋁強度降低。研究表明，如能將泡沫鋁的平均孔徑從現有的3～4mm減少到1mm左右，則單位體積內氣孔數量增多，可分散孔缺陷、提高泡沫鋁均勻性，從而提高其力學性能。
目前還沒未見泡沫鋁平均孔徑在1mm左右的制備方法的報道。
技術實現要素：
本發明提出一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，該制備方法制得的泡沫鋁平均孔徑為0.9～1.1mm，孔隙率為75～78％。
本發明的技術方案是這樣實現的：
一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，包括以下步驟：
1)將金屬鋁熔化并保溫至800℃～850℃，向鋁熔體中加入占其總質量為1％～4％的增黏劑Ca，攪拌混勻反應時間5～15分鐘，使得熔體黏度穩定；
2)將步驟1)增黏后的鋁熔體降溫至650℃～750℃，加入占其總質量經過高溫氧化預處理的0.5～3.5％的氫化鈦，并進行高速攪拌，攪拌時間為2～12分鐘，將攪拌后的熔體進行恒溫發泡，發泡結束后水冷卻凝固即可；
其中，氫化鈦高溫氧化預處理的方法為將氫化鈦在100℃～140℃氧化處理2～3h后，再升溫至360℃～390℃氧化處理0.5～1h。
進一步，氫化鈦的顆粒度為150～300目。
進一步，所述步驟2)高速攪拌的轉速為2000轉/分鐘～4000轉/分鐘。。
本發明的有益效果
1、本發明的增黏劑選用鈣而不是鎂，這是因為鎂作為增黏劑如果其含量超過1％的話，容易造成孔結構不均勻現象產生。如果采用鈣做增黏劑，其不僅能夠提高熔體的黏度，而且有利于后續孔的均勻。
2、對氫化鈦的高溫預氧化處理現有技術推薦的溫度均為400℃及以上，有利于制備出孔洞分布均勻的鋁，但是這種處理方式帶來的問題是孔徑過大，并且影響泡沫鋁壓縮強度等其他性能。發明人通過大量實驗發現，氫化鈦先通過100℃～140℃氧化處理2～3h后，再升溫至360℃～390℃氧化處理0.5～1h，不僅能夠達到孔洞分布均勻的效果，而且制備的泡沫鋁的孔徑平均粒徑僅僅為0.9～1.1mm，遠小于現有技術中的2～3mm，孔隙率為75～78％。
具體實施方式
實施例1
一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，包括以下步驟：
1)將金屬鋁熔化并保溫至810℃，向鋁熔體中加入占其總質量為1％的增黏劑Ca，攪拌混勻反應時間15分鐘，使得熔體黏度穩定；
2)將步驟1)增黏后的鋁熔體降溫至650℃，加入占其總質量經過高溫氧化預處理的0.5％的氫化鈦(顆粒度為150目)，2000轉/分鐘進行攪拌，攪拌時間為2分鐘，將攪拌后的熔體進行恒溫發泡5分鐘，發泡結束后水冷卻凝固即可；其中，氫化鈦高溫氧化預處理的方法為將氫化鈦在100℃氧化處理2h后，再升溫至360℃氧化處理1h。
泡沫鋁的平均孔徑為1.1mm，孔隙率為75％。
實施例2
一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，包括以下步驟：
1)將金屬鋁熔化并保溫至820℃，向鋁熔體中加入占其總質量為1.5％的增黏劑Ca，攪拌混勻反應時間12分鐘，使得熔體黏度穩定；
2)將步驟1)增黏后的鋁熔體降溫至680℃,加入占其總質量經過高溫氧化預處理的1.5％的氫化鈦(顆粒度為150目)，2500轉/分鐘進行攪拌，攪拌時間為4分鐘，將攪拌后的熔體進行恒溫發泡，發泡結束后水冷卻凝固即可；其中，氫化鈦高溫氧化預處理的方法為將氫化鈦在115℃氧化處理2.2h后，再升溫至370℃氧化處理0.9h。
泡沫鋁的平均孔徑為1.05mm，孔隙率為76％。
實施例3
一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，包括以下步驟：
1)將金屬鋁熔化并保溫至835℃，向鋁熔體中加入占其總質量為2.5％的增黏劑Ca，攪拌混勻反應時間10分鐘，使得熔體黏度穩定；
2)將步驟1)增黏后的鋁熔體降溫至700℃,加入占其總質量經過高溫氧化預處理的2.0％的氫化鈦，3000轉/分鐘進行攪拌，攪拌時間為8分鐘，將攪拌后的熔體進行恒溫發泡，發泡結束后水冷卻凝固即可；其中，氫化鈦高溫氧化預處理的方法為將氫化鈦在125℃氧化處理2.5h后，再升溫至375℃氧化處理0.7h。
泡沫鋁的平均孔徑為1mm，孔隙率為77％。
實施例4
一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，包括以下步驟：
1)將金屬鋁熔化并保溫至850℃，向鋁熔體中加入占其總質量為4％的增黏劑Ca，攪拌混勻反應時間6分鐘，使得熔體黏度穩定；
2)將步驟1)增黏后的鋁熔體降溫至750℃,加入占其總質量經過高溫氧化預處理的3.5％的氫化鈦，4000轉/分鐘進行攪拌，攪拌時間為12分鐘，將攪拌后的熔體進行恒溫發泡，發泡結束后水冷卻凝固即可；其中，氫化鈦高溫氧化預處理的方法為將氫化鈦在140℃氧化處理3h后，再升溫至390℃氧化處理0.5h。
泡沫鋁的平均孔徑為0.9mm，孔隙率為77.8％。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。