磁场辅助制备泡沫金属的方法及其装置

摘要

本发明公开了一种磁场辅助制备泡沫金属的方法的专用磁场辅助制备泡沫金属的装置，能使泡沫金属的孔隙率及尺寸更加均匀，工艺过程更为简化，并能提高泡沫金属的制备质量，适用于工业生产。本发明利用气体在液态金属的溶解度随压力变化而变化的原理，通过加压促使气体在液态金属的溶解，然后通过减压使气体从过饱和的液态金属中析出，原位均匀的生成大小可控的气泡，并且通过磁场控制气泡的运动，抑制气泡上升过程中的碰撞、聚合长大，最终获得气孔可控、分布均匀，并可连续生产的泡沫金属。

主权项

一种磁场辅助制备泡沫金属的方法，其特征在于，包括如下步骤：a．将金属在设备底部的高压炉中熔化，通过加压装置将气体压入设备下部的密闭容器中，使气体溶解于高压炉中的液态金属熔体中；b．高压炉中的液态金属熔体通过竖直通道向上输送，通过压力调节，在竖直通道内控制金属熔体在液位方向上的压差，随着压力的降低，使竖直通道内的气体在金属熔体中过饱和析出，富含气泡的金属熔体的在压差的作用下，由高压区流入低压区，同时启动磁场，利用电磁制动效应增加金属熔体的粘度，抑制金属熔体中的气泡的碰撞和聚合长大；c．竖直通道中的金属熔体和气体的混合物经过磁场后，进入结晶器，凝固成泡沫金属。2．根据权利要求1所述的磁场辅助制备泡沫金属的方法，其特征在于：在所述步骤a中，所述加压装置向高压炉中的液态金属熔体压入的气体的压力在0.1～10Mpa。3. 根据权利要求1所述的磁场辅助制备泡沫金属的方法，其特征在于：在所述步骤a中，所述加压装置向高压炉中的液态金属熔体压入的气体为氢气、氮气、氧气、氦气和氩气中任意一种气体或者多种气体的混合气体。4. 根据权利要求1～3中任意一项所述的磁场辅助制备泡沫金属的方法，其特征在于：在所述步骤b中，所述磁场的强度为0～2T。5. 根据权利要求1～3中任意一项所述的磁场辅助制备泡沫金属的方法，其特征在于：从所述步骤a到所述步骤c的整个工艺过程皆在密闭容器中进行，密闭容器能进行真空和加压操作。6. 根据权利要求1～3中任意一项所述的磁场辅助制备泡沫金属的方法，其特征在于：在所述步骤a中，高压炉中的液态金属熔体为铝液、铜液、镁液、铁水或钢水。    7. 一种权利要求1所述的磁场辅助制备泡沫金属的方法的专用磁场辅助制备泡沫金属的装置，包括高压熔炉、金属熔体引流管和结晶器（8），所述高压熔炉由熔化炉（2）和控制所述熔化炉（2）内气体压力的密闭的高压室（1），高压室（1）设有气体进口（6）和气体出口（3），通过控制其所述气体进口（6）和气体出口（3）的控制阀实现对所述熔化炉（2）内气体压力的控制，其特征在于：所述金属熔体引流管的下部浸入所述熔化炉（2）的金属熔体中，所述金属熔体引流管竖直向上从所述高压室（1）顶部穿出并进入所述高压室（1）上方的调压室（9），所述金属熔体引流管顶部开口液面处位于所述调压室（9）内，所述金属熔体引流管的外围中部设有磁体（7），所述磁体（7）施加的磁场直接作用于所述金属熔体引流管中部的金属熔体及气体，所述调压室（9）也设有气体进口（5）和气体出口（4），也通过控制其所述气体进口（5）和气体出口（4）的控制阀实现对所述调压室（9）内气体压力的控制，进而控制所述金属熔体引流管顶部开口液面处气体压力，所述结晶器（8）设置于所述金属熔体引流管的顶部末端，使所述金属熔体引流管内的气泡和液态金属经过所述磁体（7）施加的磁场后进入所述结晶器（8），凝固成泡沫金属，然后通过抽拉机构，使凝固的泡沫金属拉离所述结晶器（8）。8．根据权利要求7所述的磁场辅助制备泡沫金属的装置，其特征在于：向所述熔化炉（2）外围的感应线圈中施加小电流进行电磁搅拌，加速所述高压室（1）中的气体在所述熔化炉（2）中的金属熔体中的溶解。