泡沫铝成型方法多样,包括固态金属烧结法、液态金属凝固法、金属沉积法等,不同方法具有不同特点,可根据需求选择合适工艺。以下是一些常见的泡沫铝成型方法及其特点:


一、固态金属烧结法
粉末冶金发泡法:
工艺原理:将混合铝粉与发泡剂粉,经压缩得到具有气密结构的预制体,加热预制体使发泡剂分解释放出气体,迫使预制体膨胀得到泡沫铝。
特点:合金成分范围广,有利于改善泡沫铝的力学性能;可直接制造形状复杂的部件。但工艺参数区间较窄,成本较高,制得的泡沫铝尺寸有限。
散粉烧结法:
工艺原理:将铝粉与盐粉均匀混合,压制成坯,在压制过程中盐粉基本保持原貌,铝粉发生塑性变形,填充盐粒之间的空隙形成连续的网状基体。然后,将坯烧结,使网状铝基结合成一体。最后,将烧结后的坯样置于热水中,滤掉坯内盐粒即可得到均匀的开孔泡沫铝件。
特点:工艺简单、成本低,但孔隙率不高、材料强度低。
纤维烧结法:
工艺原理:首先通过机械拉拔或其他方法得到金属铝丝,接着通过粉浆浇注或机械制毡圈的方法将金属铝丝制成毡圈,然后进行烧结使之达到所需要的强度和孔隙率。
特点:可获得比粉末烧结更高的孔隙率;在更大孔隙度下保持了材料的结构性能;在相同孔隙度下,此法制得的泡沫铝强度和韧性比粉末冶金法高。但成本较高。
二、液态金属凝固法
直接吹气发泡法:
工艺原理:首先向金属熔融液中加入SiC、Al2O3等,并均匀分散以提高熔体粘度,然后向熔体底部吹入气体(如氮气、惰性气体等),在金属液中形成大量气孔后冷却凝固。
特点:设备要求简单,成本低廉,可实现产品的连续制备。但气泡分布不均匀、产品重现性差。
发泡剂发泡法:
工艺原理:在铝熔融体中加入发泡剂搅拌均匀,加热使发泡剂分解产生气体,气体膨胀而发泡,冷却后得泡沫金属。所用发泡剂通常为TiH2或ZrH2等金属氢化物。
特点:设备要求简单,成本低廉,可实现产品的连续制备。但发泡剂发泡时间间隔短、发泡温度不易控制、气泡分布不均匀、产品重现性差。
渗流铸造法:
工艺原理:将可移去颗粒(如NaCl)堆积在铸模中,压制成坯,经预热后浇注金属,然后将颗粒去除,制备出孔洞相互连接的通孔泡沫结构。
特点:孔径参数可控,通孔率高、比表面积大、成本低,适合大规模工业生产。但由于液态金属的表面张力较高,不能完全润湿颗粒,从而不能完全填充颗粒之间的空隙。


三、金属沉积法
电沉积法:
工艺原理:以预处理过的泡沫塑料为阴极,工业纯铝板为阳极,在烷基铝溶液中电镀制成泡沫铝。
特点:容易控制孔隙结构、孔径小、孔隙均匀、孔隙率高,且其隔热和阻尼特性优于铸造法生产的泡沫铝。但工序长、操作繁琐、成本稍高,制品厚度有限。
气相蒸发沉积法:
工艺原理:在较高的惰性气氛中缓慢蒸发金属铝,蒸发出来的金属原子与惰性气体分子碰撞、散射,迅速失去动能,这一过程在宏观上表现为金属蒸汽温度降低。接着蒸发出来的金属原子在未到达基衬前便互相结合形成原子团簇,故在蒸发过程中可看到“金属烟”。这些团簇在惰性气体的携带下继续降温并沉积在基衬上,因为温度低原子难以迁移或扩散,所以“金属烟”微粒只是疏松的堆砌起来形成多空泡沫结构。
特点:金属泡沫的形成受金属材料、加热功率、惰性气体气压、蒸发源加热器类型及其与基衬距离、基衬材料等多种因素影响。其中加热功率、惰性气体气压和惰性气体流量是最重要的控制参数。