在鋁液中直接產(chǎn)生氣泡可得到泡沫鋁。通常,氣泡由于浮力而快速上升到鋁液表面,但可以加入一些細(xì)小的陶瓷顆粒增加鋁液粘度阻止氣泡的上升。當(dāng)前,熔體發(fā)泡主要有兩種方法,直接從外部向鋁液中注入氣體和鋁液中加入發(fā)泡劑。各種泡沫鋁合金都可用直接注氣法生產(chǎn),包括鑄造鋁合金A359,鍛造合金1061、3003、6061等。為了增加鋁液粘度,減緩氣泡在鋁液中的上浮速度,在鋁液中加入碳化硅、氧化鋁等顆粒。加入顆粒的體積分?jǐn)?shù)通常為10%~20%,顆粒尺寸為5μm~20μm。然后把氣體(空氣、氮?dú)?、?通入鋁液中,同時(shí)對(duì)液體進(jìn)行攪拌使氣泡細(xì)小并均勻分布,這一步工藝的好壞將直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。
含有氣泡的鋁液將浮向液面,由于顆粒的存在,使液體中的氣泡相對(duì)穩(wěn)定。如何使外加顆粒能被鋁液潤(rùn)濕并均勻分布在液體中,是該工藝的難點(diǎn)。這種工藝控制困難,獲得的泡沫金屬具有不均勻的多孔組織——大氣泡集中在中心,越靠近激冷表面,密度也越大。加發(fā)泡劑制造泡沫鋁是常用的另一種發(fā)泡方法,是將某種發(fā)泡劑加入到鋁液中,發(fā)泡劑受熱分解而放出氣體在鋁液中產(chǎn)生氣孔,冷卻后就可以獲得泡沫鋁。

2 粉末冶金法用末代替液態(tài)鋁同樣可制得多孔材料。因?yàn)椴捎梅勰┮苯鸱ㄍㄟ^(guò)燒結(jié)使鋁顆粒互相聯(lián)結(jié),鋁始終保持在固態(tài),所以此法生產(chǎn)的泡沫鋁多數(shù)具有通孔結(jié)構(gòu)。這種生產(chǎn)方法包括3個(gè)過(guò)程:粉末準(zhǔn)備、粉末壓縮和粉末燒結(jié)。首先把、發(fā)泡劑混合后壓制成致密的預(yù)制塊,預(yù)制塊中不能存在殘留氣孔或缺陷,否則將對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成很大影響。然后將預(yù)制塊放入爐中加熱,加熱至鋁熔點(diǎn)溫度附近,發(fā)泡劑開(kāi)始分解,釋放的氣體將使鋁預(yù)制塊膨脹,形成多孔結(jié)構(gòu)。發(fā)泡時(shí)間依據(jù)發(fā)泡溫度和預(yù)制塊大小而定,一般從幾秒鐘到幾分鐘。

交通運(yùn)輸行領(lǐng)域泡沫鋁在交通運(yùn)輸行業(yè)的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面,一是可用于制作城市軌道、高架橋旁的隔音屏,泡沫鋁外側(cè)為鋁板貼面,內(nèi)側(cè)為裸面泡沫鋁板,具有吸聲功能,可以隔音20dB~30dB。二是在汽車上的應(yīng)用,德國(guó)卡曼(Karmann)汽車公司研究出的“充填粉未狀鋁夾層鋁板”,外層是鋁板沖壓加工成需要的形狀,中間再充填粉未狀鋁,鋁末在受到高溫時(shí)就膨脹成泡沫狀,與外層鋁板一起固化成型,其工藝特點(diǎn)是板件的成型在高溫發(fā)泡之前。這種“三明治”夾層結(jié)構(gòu)泡沫鋁材制造出輕便的轎車車門外板和發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板,其強(qiáng)度比原來(lái)的鋼質(zhì)構(gòu)件提高7倍左右,而重量卻減輕了25%。利用泡沫鋁的良好吸能性能制作的汽車保險(xiǎn)杠可以大大提高汽車的整體安全系數(shù),依靠泡沫鋁密度小的特點(diǎn)制作的汽車頂蓋板也可以在很大程度上降低汽車整體質(zhì)量。