2、熔体鼓气发泡法制备泡沫铝的装置优化研究

1.2.1 国外泡沫铝的制备研究现状及发展趋势

早在20世纪40年代后期，美国人就首先对泡沫铝的制备进行了研究，Sosnik提出采用熔体发泡法制造泡沫铝，并于1948年获得了有关泡沫铝的第一个专利，但由于发泡工艺与泡孔尺寸很难控制，泡沫铝在较长时间一直未能得到发展与应用。60年代中期，美国Ethly公司已发展成为研制泡沫铝的科研中心。70年代初，日本的藤井清隆等人开始研究泡沫铝材料。1978年，日本九州工业研究所的上野英俊等人研究出利用火山灰作为发泡剂制造泡沫铝的方法，但都还未能进入大规模的工业化生产与应用，主要还是研究室制备和用于科学研究。目前，在泡沫铝研制方面较著名的国外单位有美国的Ethly公司、日本的九州工业研究所、加拿大的Cymat公司等，他们都已生产出用于多种用途的泡沫铝材料和泡沫铝零件，并快速进入实际应用阶段。

美国罗耳公司及美日合作分别用直接发泡法和熔模铸造法成功地制取了铝合金牌号为7075、ALMAG35的泡沫铝型材。图1-1为美国专利中S. Akiyama设计的熔体金属发泡法的设备示意图，主要可分为三个步骤：加工金属钙使熔体金属增黏、加入TiH2发泡和后处理。但该试验示意图主要是为试验过程而设计的，对于工业化生产过程还有许多需要改进的方面，例如生产的连续性以及能量的最大利用等等。

ERG公司为航空航天工业、国防工业、高技术工业等提供一种名为"Duocel"的泡沫铝材料。Duocel工艺是一种在高压、高真空、高温的环境下从过热的铝熔体中直接制造泡沫铝的方法。Duocel铝材在美国航天飞机上获得应用，其价格甚为昂贵，但强度高，相当于铝或铝合金强度的约80%，而密度仅相当于铝或铝合金的3%~12%。

国外使用直通气体发泡法制备泡沫铝工艺较成熟，加拿大国际铝业公司的生产设备可以900kg/h的平均速度连续制备宽1.5m、厚25~150mm的泡沫板，充分证明此工艺的可行性和经济性。但该工艺也存在有明显急需改进之处：由于发泡温度范围窄、发泡温度高，得不到较理想的泡沫铝板材。

由于采用少量金属实现了结构材料多功能化，开拓了解决众多高技术领域内现存问题的途径，泡沫铝已显示出广阔的应用前景，成为美、日、英、中、德等国21世纪的前沿热点材料。各国竟相加大研究和开发力度。其主要研究方向有：1)集中力量解决应用所需的大型件制品的制备，实现孔结构、尺寸及其分布可控，降低制备成本并开发出孔结构可控、均匀少缺陷的泡沫铝制备技术；2)研究散状铝结构与性能的关系，尽可能满足某一性能或多功能兼容性能的要求，为设计者提供设计指南，并选准有前景的应用对象进行应用研究，逐步推广泡沫铝制品的应用。