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18、孔連通泡沫鋁制備工藝研究

4.模具及NaCl粒子的預熱燒結

將模具與底部排氣孔座（即銅絲網）裝配好放入電阻爐中，再填充NaCl粒子，然后一并預熱到所需溫度。在上述預熱過程中，除控制爐膛溫度外，還需用熱電偶插入爐內測量NaCl粒子溫度。預熱燒結及測溫時均應將模具上口與爐口蓋住。

模具和粒子的預熱是泡沫鋁制作的關鍵環節。預熱溫度影響泡沫鋁成形能力，預熱溫度和預熱方式對泡沫鋁的內在質量至關重要，預熱溫度高有利于鋁液滲透能力的提高，預熱溫度低則金屬液前沿很快凝畫，成形能力降低。

5.熔化爐到保溫爐

鋁液應該在稍高于所需溫度下進行輸送。這樣輸送時應避免鋁液溫度有很大的波動，而且，鋁液應在短時間內輸送到保溫爐。

在輸送熔化鋁過程中，時常遇到的問題是金屬攪動的危害。出于鋁與氧間有強烈的親合力，它對因攪動而產生的危害特別敏感。在鋁液輸送中形成的氧化鋁，它的密度幾乎等于鋁的密度，并以薄片形式被帶入鑄模。非金屬夾雜物可導致流動性降低，使表面光潔度不佳。本實驗熔化鋁時，為清除鋁液中的雜質，放入NaF、KC1和NaCl試劑(各占比例為10%、20%、70%)。本實驗采用手工澆注，澆注時將浮渣覆蓋層推開，從而充入最少的浮渣夾雜物。

6.澆注

將用電阻坩堝爐熔化精煉處理的鋁液澆入預熱好的模具與NaC1粒子中，澆注溫度為720℃—780℃。澆注完畢即迅速用壓頭加壓，使鋁液在壓力作用下往粒子填充層中滲流，充壓保持時間為50—70S。鋁液滲流到一定深度后，因凝固而停止，然后卸除壓力，將模具連同試件一并從爐中取出，卸下排氣孔座，頂出試件。

為順利滲流，鋁液應有一定的過熱度，并保持一定時間，使金屬液在一定壓力下結晶，金屬組織會更致密。加壓速度要適當，過快可能建立不起壓力，過慢會導致金屬液凝固使滲流通道堵塞而不能成形。圖3.21是滲流鑄造工藝流程圖。

7.加工與清洗

鑄件冷卻后即可進行加工。由于它是金屬和粒子的復合體，既具有金屬的韌性，又具有一定的脆性，故加工性能好。可切削成各種要求的形狀尺寸，然后將零件在溶劑中清洗干凈，得到成品。這里要注意兩點：

（1）加工時一定要帶NaCl粒子加工，然后洗去NaCl粒子，否則會因切削變形而堵死或減小加工面的網孔：

（2）泡沫鋁鑄件中的NaCl粒子一定要清洗干凈，否則存放一段時間后余NaCl會滲出表面而布滿白色鹽霜。

3.3小結

本章運用毛細原理、傳熱學原理，在理論上計算出了鑄造泡沫鋁所需的充型壓力、預熱溫度、鋁液溫度，并通過計算設計了試驗裝置。又運用球體密堆積原理計算了型腔空隙率，通過計算證明了以珠粒料為型腔完全可以制出高孔隙率的泡沫鋁，也證明了孔隙率與珠粒形狀及堆積程度有關，而與珠粒大小(半徑)無關。本章詳細地給出了整個實驗過程及其技術關鍵。