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CN114791057B - 一种复合多层管及其制备方法 - Google Patents

一种复合多层管及其制备方法 Download PDF

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CN114791057B CN202210466098.4A CN202210466098A CN114791057B CN 114791057 B CN114791057 B CN 114791057B CN 202210466098 A CN202210466098 A CN 202210466098A CN 114791057 B CN114791057 B CN 114791057B
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Abstract

本发明涉及一种复合多层管及其制备方法。该复合多层管采用碳化硅颗粒增强铝基复合材料作为内层管，泡沫铝作为中层管可以显著提高长距离输送管的整体刚性且具备抗冲击抗震吸能性能，铝锂合金作为轻外层支撑壁，三者之间通过挤压方式形成过盈预应力配合。

Description

一种复合多层管及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土工程机械领域，具体涉及一种轻质耐磨复合多层管及其制备方法，更具体涉及一种用于混凝土泵送设备的轻质耐磨复合多层管及其制备方法。
背景技术
用于混凝土泵送设备的输送管的功能是输送混凝土等物料。臂架式混凝土泵车是一种常用的混凝土泵送设备。泵车通过长距离的输送管将物料送至高层建筑，以进行高空混凝土浇注作业。在上述工况中，通过减轻输送管的重量，能够增大混凝土的输送高度，进而降低成本，获得高经济效益。一些相关技术的臂架式混凝土泵车采用钢制输送管，但是钢制输送管存在重量大的缺点。
另外，由于混凝土的输送作业具有流速快、流量大等特点，输送物料持续不断对管壁产生较大的冲击、磨损、腐蚀等损伤。
本领域需要更好的输送管。
发明内容
本发明公开了一种新型复合多层管及其制备方法，该复合多层管具有质量轻、耐磨损、刚性高的优点。
本申请第一方面提供一种复合多层管，包括内层管、外层管、以及位于内层管和外层管之间的中层管；
所述内层管的材质包括SiC颗粒增强铝基复合材料；
所述中层管的材质包括泡沫铝基材料；
所述外层管的材质包括铝锂合金。
SiC颗粒增强铝基复合材料的内层管具有耐磨性好的优点。泡沫铝基材料的中层管具有质量轻的优点。铝锂合金的外层管具有刚性高的优点。因此，上述复合多层管具有耐磨性好、质量轻、刚性高的优点。
在一些实施方案中，所述SiC颗粒增强铝基复合材料按照如下方法制备：
(b1)按Si：C：Al＝37～47：22～32：1～5的质量比混合硅粉、碳粉和铝基粉末，获得混合粉末；
(b2)将所述混合粉末置于模具内进行热压烧结，获得预制坯，，预制坯的尺寸在至少一个方向上的尺寸为10mm-50mm；
(b3)提供熔融铝合金液；
(b4)将预制坯投入熔融铝合金液中，使预制坯在所述熔融铝合金液中分解和反应；
(b5)采用喷射成形工艺，将上一步产物制成坯体。
预制坯的尺寸在至少两个相互垂直的方向上的尺寸各自独立地为10mm-50mm。
预制坯的尺寸在至少三个相互垂直的方向上的尺寸各自独立地为10mm-50mm。
预制坯的尺寸在三个相互垂直的方向上的尺寸为
10mm-50mm×10mm-50mm×10mm-50mm。
预制坯的尺寸在三个相互垂直的方向上的尺寸为
20mm-40mm×20mm-40mm×20mm-40mm。
在一些实施方案中，热压烧结的参数包括：热压温度为230～270℃，热压压强为35～70MPa(优选为52MPa)，保压时间为5～15分钟。
在一些实施方案中，步骤(b4)中，将5～15重量份预制坯投入85～95重量份的熔融铝合金液中。
在一些实施方案中，SiC颗粒增强铝基复合材料以7050铝合金为基体，基体内分散有SiC颗粒。
在一些实施方案中，SiC颗粒增强铝基复合材料中SiC颗粒的含量为5～10wt％；
在一些实施方案中，泡沫铝基材料的孔隙率为50～65％；(优选为62.5％)
在一些实施方案中，铝锂合金为2195铝锂合金；
在一些实施方案中，内层管、中层管和外层管的厚度分别为4～7mm、2～4mm、2～4mm。(优选的分别为5mm、3mm、3mm)
在一些实施方案中，所述复合多层管为用于混凝土泵送设备的混凝土输送管。
在一些实施方案中，所述复合多层管为用于臂架式混凝土泵车的混凝土输送管。
在一些实施方案中，所述多层管具有以下一项或多项性能指标：
(1)内层管的磨损率(ASTM G105-2020湿砂橡胶轮磨损试验磨损率)0.050％～0.150％；
(2)多层管的整体密度为1.8～2.2g/cm3；
(3)多层管的刚性(变形比率)为同规格钢制结构的90％以上。
本申请第二方面提供上述的复合多层管的制备方法，包括以下步骤：
(a1)提供坯体，所述坯体的材质包括SiC颗粒增强铝基复合材料(a2)采用挤压成形设备将坯体挤压成管材，形成内层管；
(a3)将中层管置于所述挤压成形设备的挤压出口，使挤出的内层管与所述中层管嵌套配合；
(a4)使中层管与外层管嵌套配合。
在一些实施方案中，步骤(a3)中内层管与中层管过盈配合，过盈量为0.5～1.5mm。
在一些实施方案中，步骤(a4)中内层管与外层管过盈配合，过盈量为0.5～1.5mm。
在一些实施方案中，所述中层管具有第一端和第二端；
步骤(a3)中，沿从第一端到第二端的方向，所述内层管与所述中层管逐渐嵌套配合，
步骤(a4)中，沿从第二端到第一端的方向，所述中层管与所述外层管逐渐嵌套配合。
在一些实施方案中，步骤(a2)中，挤压成形的步骤参数有如下一项或多项特征：
挤压比设置为3～4：1；
挤压温度为380～420℃；
挤压速度为5～15mm/s；
挤压过程采用油基二硫化钼作为管材与设备之间的润滑剂；
挤压过程控制管材与设备之间的摩擦系数为0.1～0.3。
在一些实施方案中，所述坯体的制备方法包括：
(b1)按Si：C：Al＝37～47：22～32：1～5的质量比混合硅粉、碳粉和铝基粉末，获得混合粉末；
(b2)将所述混合粉末置于模具内进行热压烧结，获得预制坯，，预制坯的尺寸在至少一个方向上的尺寸为10mm-50mm；
(b3)提供熔融铝合金液；
(b4)将预制坯投入熔融铝合金液中，使预制坯在所述熔融铝合金液中分解和反应；
(b5)采用喷射成形工艺，将上一步产物制成坯体。
在一些实施方案中，步骤(b1)中，按Si：C：Al＝39～45：25～30：1～4的质量比混合硅粉、碳粉和铝基粉末。
在一些实施方案中，步骤(b1)中，按Si：C：Al＝41～43：26～28：1～3的质量比混合硅粉、碳粉和铝基粉末。
在一些实施方案中，热压烧结的参数包括：热压温度为230～270℃，热压压强为35～70MPa(优选为52MPa)，保压时间为5～15分钟。
在一些实施方案中，步骤(b4)中，将5～15重量份(例如10重量份)预制坯投入85～95重量份(例如90重量份)的熔融铝合金液中。
在一些实施方案中，预制坯在所述熔融铝合金液中分解成更小的颗粒并在熔融铝合金液中均匀分散。
在一些实施方案中，预制坯在熔融铝合金液中发生化学反应，碳元素与硅元素发生反应形成碳化硅颗粒。
在一些实施方案中，步骤(b1)具有以下一项或多项特征：
(1)硅粉的的粒度30～40μm；
(2)碳粉的粒度5～15μm；
(3)铝基粉末的粒度40～70μm。
在一些实施方案中，步骤(b5)中，所述喷射成形工艺参数具有以下一项或多项特征：
(1)溶体过热度保持在200～210℃；
(2)雾化气体为氮气；
(3)雾化气体压力为0.8～0.9MPa。
在一些实施方案中，步骤(b4)和(b5)之间还包括：
向熔融铝合金液中加入重量0.4重量％的六氯乙烷，进行精炼。
在一些实施方案中，所述中层管的制备方法包括：
(c1)将多根铝基管嵌套配合(matches with each other in a nestingmanner)，并在相邻的铝基管之间设置发泡剂；
(c2)沿多根铝基管的厚度方向进行挤压，挤压比为1.2～2；
(c3)将挤压后的管材加热至600～700℃，使发泡剂发泡，形成泡沫结构。
在一些实施方案中，步骤(c3)包括：
提供加热设备，所述加热设备包括加热腔，沿加热腔的进口至出口的方向，所述加热腔包括依次排列的第一温度区、第二温度区、第三温度区、第四温度区和第五温度区，各温度区的温度依次设置为250～350℃、400～500℃、600～700℃、400～500℃、250～350℃；
以平行于管材长度的方向，使管材以预设的速度移动，使上一步产物从加热腔的入口进入、在加热腔内被加热，最后从加热腔的出口离开。
在一些实施方案中，第一温度区、第二温度区、第三温度区、第四温度区和第五温度区的长度依次为：15～25mm、25～35mm、35～45mm、25～35mm、15～25mm，管材的移动速度为3～5mm/min。
在一些实施方案中，步骤(c1)中，所述多根铝基管是3-5根铝基管；
在一些实施方案中，步骤(c1)中，所述发泡剂是TiH2粉末。
在一些实施方案中，复合多层管的制备方法包括：
通过挤压叠轧并结合高温发泡技术，制备泡沫铝中层管；
提供铝锂合金管材，作为外层管；
以铝硅系合金为基体相，以碳化硅颗粒为增强相，通过喷射沉积技术制备坯体(例如一个铸锭)；
采用挤压成形技术将坯体制备成碳化硅增强铝基符合材料管，作为内层管；
在挤压成形设备的出口处刚性固定的泡沫铝中层管，中层管与内层管通过过盈配合套接；
将外层管与刚性固定的中层管通过过盈配合套接。
泡沫铝中层管与内外管采取过盈方式配合套接，形成预应力，可有效抵御混凝土输送过程中的载荷与冲击功。
术语说明：
如果本发明使用了如下的术语，它们可以具有以下含义：
可以使用诸如“前”、“后”、“顶”和“底”、“上”、“下”、“上方”、“下方”等各种相对术语以促进对各种实施例的描述。相对术语关于结构的常规方位来限定，而不必表示结构在制造或使用时的实际方位。
如描述和所附权利要求中所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数引用，除非上下文另外清楚地指出。
有益效果
本公开一项或多项技术方案具有以下一项或多项有益效果：
(1)一些方案的内层管含有碳化硅颗粒增强铝基复合材料。内层管具有提高的耐磨性与强韧性。
(2)一些方案的中层管含有泡沫铝基材料。泡沫铝的密度约为钢制材料是十分之一，泡沫铝的应用能够显著降低多层管的重量。泡沫铝具有具备抗冲击抗震吸能性能，泡沫铝的应用能够有效减轻内层管的冲击载荷。
(3)一些方案外层管含有铝锂合金。铝锂合金外层能够增强多层管的刚度，有利于多层管在各种工作场景下被稳定地固定安装，并保证复合多层管能够稳定地作业，防止输送管因刚性不足而发生屈曲变形。
(4)一些方案通过喷射沉积法制备坯体，再通过挤压法制备内层管，该内层管具有增强的强度与韧性；
(5)一些方案中，内层管与中层管过盈配合、中层管与外层管之间过盈配合，这种配合有利于增强复合材料输送管的整体性能。
附图说明
图1示出一个实施例的复合多层管的截面示意图；
图2示出一些实施例将内层管、中层管、外层管套接配合的示意图；
图3示出一些实施例制备中层管的示意图。
具体实施例
下面将结合实施例对本发明的实施例进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用制剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
图1示出实施例1的复合多层管的示意图。如图1所示，多层管包括内层管1、外层管3、以及位于内层管1和外层管3之间的中层管2；所述内层管1的材质包括SiC颗粒增强铝基复合材料；所述中层管2的材质包括泡沫铝基材料；所述外层管3的材质包括铝锂合金。
下面详细描述上述多层管的制备方法：
1)制备8.5％SiC/7050铝基复合材料
按Si：C：Al＝42：27：2的质量混合硅粉(粒度35μm、纯度98.5％)、碳粉(粒度9μm、纯度99.5％)、铝粉(粒度55μm、纯度98.5％)，三者总质量为4kg，获得混合粉末。
将混合粉末置于模具中，采用320吨液压机进行热压处理。热压处理的加热温度为250℃，热压压强为52MPa，保压时间为10分钟，获得30×30×30mm预制坯。
根据7050铝合金成分配比，在中频感应炉中熔炼40kg 7050铝合金，获得温度为925℃的熔融合金液。
采用石墨钟罩将4kg的预制坯压入熔融合金液中，保温15分钟，使预制坯在所述熔融铝合金液中分解和反应。然后加入占溶液重量0.4％的六氯乙烷进行精炼。
采用喷射成形技术将上一步产物制成碳化硅颗粒增强铝合金复合材料坯体。该复合材料坯体中SiC含量为8.5wt％，简称8.5％SiC/7050铝基复合材料。该复合材料坯体尺寸为φ150mm×800mm。具体喷射成形工艺参数为，溶体过热度保持在205℃、雾化气体(氮气)压力为0.85MPa、喷射高度250mm、叶轮转速310r/min、导液管直径4.2mm。
2)制备泡沫铝中层管
提供4根层厚为2mm的纯铝管(牌号L2)，4根铝管的外径依次减小，他们能够以彼此间隙0.5mm的方式套接在一起。对4根铝管进行表面处理，祛除表面的油脂与氧化膜。
将纯铝管重量1.5％的发泡剂TiH2粉末(300目)，并配合适量的粘结剂，均匀涂覆于内层3根纯铝管的外表面，并将四根纯铝管套接在一起。首先将四层套接管进行挤压处理，挤压比为1.5:1(挤压前后管横截面积之比为1.5:1)，获得待发泡管件。
图2示出一些实施例制备中层管的示意图。
提供管件感应加热装置30，其设置有外圈感应加热及内圈芯部感应加热装置。管件感应加热装置30包括加热腔35，沿加热腔35的进口至出口的方向，加热腔35包括依次排列的第一温度区301、第二温度区302、第三温度区303、第四温度区304和第五温度区305，各温度区的温度分别为300℃、450℃、650℃、450℃、300℃；各温度区的长度加热腔35的长度分别为20mm、30mm、40mm、30mm、20mm
待发泡管件20以速度4mm/min沿加热管件20长度方向移动，进入-通过-离开管件感应加热装置30的加热腔35。待发泡管件20主要在第三温度区303(温度650℃)发泡。基于上述工艺参数，待发泡管件20经过第三温度区的时间为10min。
从加热装置30的出口获得泡沫铝中层管。
3)提供铝锂合金材料外管：
采用商购的挤压态2195铝锂合金管材。
4)挤压套接成形：
采用挤压成形工艺将耐磨碳化硅颗粒增强铝基复合材料坯体挤压形成内层管。挤压成形的挤压比设置为3.2：1，挤压温度为405℃，挤压速度为10mm/s，采用油基二硫化钼润滑，控制摩擦系数为0.2，从而从挤压出口挤出内层管。
图3示出一些实施例将内层管1、中层管2、外层管3套接配合的示意图。
在挤压出口处刚性固定的泡沫铝中层管2，挤出的内层管1从中层管2的第一端插入到中层管2内，二者通过(1.3mm过盈量)过盈配合套接；
同时，将一个铝锂合金外层管3与挤压出口处刚性固定的泡沫铝中层管2套接(沿从中层管2的第二端至第一端的方向)，二者通过(0.9mm过盈量)过盈配合套接。
泡沫铝中层管2与内层管1和外层管3分别过盈配合，形成预应力，可有效抵御混凝土输送过程中的载荷与冲击功。
复合多层管的尺寸参数如下：
表1
内径 122mm
外径 133mm
内层管壁厚 5mm
中层管壁厚 3mm
外层管壁厚 3mm
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于步骤(1)，即8.5％SiC/7050铝基复合材料的制备工艺不同。
对比例1的步骤(1)的方案如下：
按Si：C：Al＝42：27：2的质量混合硅粉(粒度35μm、纯度98.5％)、碳粉(粒度9μm、纯度99.5％)、铝粉(粒度55μm、纯度98.5％)，三者总质量为4kg，获得混合粉末。
根据7050铝合金成分配比，在中频感应炉中熔炼40kg 7050铝合金，获得温度为925℃的熔融合金液。
向熔融合金液加入4kg的混合粉末，采用浇注成形的技术将上一步产物制成碳化硅颗粒增强铝合金复合材料坯体。该复合材料坯体中SiC含量为8.5wt％，简称8.5％SiC/7050铝基复合材料。该复合材料坯体尺寸为φ150mm×800mm。
步骤(2)～(4)与实施例1相同。
分析检测
下面参照国家/行业标准检测方法对实施例1和对比例1制备的多层复合管。
(1)碳化硅颗粒增强铝合金复合材料的耐磨性能
为了比较实施例1和对比例1碳化硅颗粒增强铝合金复合材料耐磨性能。此处采用挤压成形设备将实施例1和对比例1的复合材料坯体挤压成管材，形成内层管，并在相同位置取样并制样进行性能检测对比。
参考《ASTM G105-2020 Standard Test Method for Conducting Wet Sand/Rubber Wheel Abrasion Tests》标准，检测实施例1和对比例1产品的耐磨性能，相同试验条件下进行三次试验取平均值，结果如下：
实施例1磨损率为0.089％，对比例1磨损率为0.138％，实施例1相比对比例1磨损性能提升35.5％。
同时，通过工况模拟台架试验检测实施例1和对比例1产品的耐磨性能，在相同泵送频率下，实施例1每万方的磨损率为15.59％，对比例1每万方的磨损率为22.34％，实施例1相比对比例1磨损性能提升30.2％。
(2)碳化硅颗粒增强铝合金复合材料的强度性能
为了比较实施例1和对比例1碳化硅颗粒增强铝合金复合材料强度性能。此处采用挤压成形设备将实施例1和对比例1的复合材料坯体挤压成管材，形成内层管，并在相同位置取样并制样进行性能检测对比。
参考《GB/T 228.1-2021金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》标准，检测实施例1和对比例1产品的强度性能，相同试验条件下进行三次试验取平均值，结果如下：
实施例1抗拉强度为598MPa，对比例1抗拉强度为533MPa，实施例1相比对比例1强度性能提升12.2％。
(3)复合多层管的整体密度
参考《GB/T 4472-2011化工产品密度、相对密度的测定》标准，采用静水力学称量法(排水法)，检测实施例1和对比例1复合多层管的密度，结果如下：
实施例1(本发明整体复合管)密度为2.143g/cm3，对比例1密度为2.834g/cm3。实施例1相比对比例1减重24.4％。
(4)复合多层管的刚性(变形比率)
采用悬臂梁定载测试方法，检测相同尺寸规格钢制输送管、实施例1和对比例1的复合多层管的刚性(变形比率)，结果如下：
钢制输送管变形量为44.7mm(变形比率1.49％)，实施例1(本发明整体复合管)变形量为48.6mm(变形比率1.62％)。
对比例1变形量为62.7mm(变形比率2.09％)，实施例1(本发明整体复合管)刚性(变形比率)可以达到钢制结构的92.0％，对比例1刚性(变形比率)可以达到钢制结构的71.3％。
综上所述，本发明的多层管的内层具有改善的耐磨性，多层管具有较低的整体密度，且具有较好的刚性。
由实施例1和对比例1中不同的碳化硅颗粒增强铝合金复合材料制备方法对比可知，实施例1将硅粉、碳粉和铝基粉粉末的混合粉末经热压烧结获得预制坯再投入熔融铝合金液，后续再采用喷射成形技术将上一步产物制成碳化硅颗粒增强铝合金复合材料坯体，具有以下优点：
(1)热压烧结混合粉末的预制操作有助于获得高性能的碳化硅颗粒物，并提升碳化硅颗粒物与铝基粉末冶金结合效果与强度。这是由于碳粉、硅粉和铝粉热压烧结形成的预制坯能够更好地在后续的熔融铝合金液中分散和反应，在复合材料中形成分散均匀的增强相，且增强相与基体结合好；
(2)特定比例的硅粉、碳粉和铝基粉末对于获得高品质复合材料是关键的，发明人经大量实验发现，硅粉、碳粉和铝基粉的重量比例优选为Si：C：Al＝37～47：22～32：1～5，进一步优选为Si：C：Al＝39～45：24～30：2～4；进一步优选为Si：C：Al＝41～43：26～38：2～3，最优选为进一步优选为Si：C：Al＝42：27：2。
(3)通过喷射成形技术可以形成具有晶粒尺寸细小且分布均匀高性能组织的复合材料。
基于上述创新的制备方法，本申请制备的碳化硅颗粒增强铝合金复合材料具有显著提高的耐磨性和强度。
尽管本发明的具体实施方式已经得到详细的描述，但本领域技术人员将理解：根据已经公开的所有教导，可以对细节进行各种修改变动，并且这些改变均在本发明的保护范围之内。本发明的全部范围由所附权利要求及其任何等同物给出。

Claims (17)

1.一种复合多层管，包括内层管、外层管、以及位于内层管和外层管之间的中层管；
所述内层管的材质包括SiC颗粒增强铝基复合材料；
所述中层管的材质包括泡沫铝基材料；
所述外层管的材质包括铝锂合金；
其中所述SiC颗粒增强铝基复合材料通过以下方法制备获得：
(b1)按Si：C：Al＝37～47：22～32：1～5的质量比混合硅粉、碳粉和铝基粉末，获得混合粉末；
(b2)将所述混合粉末置于模具内进行热压烧结，获得预制坯，预制坯的尺寸在至少一个方向上的尺寸为10mm-50mm；
(b3)提供熔融铝合金液；
(b4)将5～15重量份预制坯投入85～95重量份的熔融铝合金液中，使预制坯在所述熔融铝合金液中分解和反应；
(b5)采用喷射成形工艺，将上一步产物制成SiC颗粒增强铝基复合材料坯体。
2.根据权利要求1所述的复合多层管，其具有以下一项或多项特征：
(1)SiC颗粒增强铝基复合材料以铝硅合金为基体，基体内分散有SiC颗粒；
(2)SiC颗粒增强铝基复合材料中SiC颗粒的含量为5～10wt％；
(3)泡沫铝基材料的孔隙率为50～65％；
(4)铝锂合金为2195铝锂合金；
(5)内层管、中层管和外层管的厚度分别为4～7mm、2～4mm和2～4mm。
3.根据权利要求1所述的复合多层管，所述复合多层管为用于混凝土泵送设备的混凝土输送管。
4.根据权利要求1所述的复合多层管，所述复合多层管为用于臂架式混凝土泵车的混凝土输送管。
5.根据权利要求1所述的复合多层管，所述多层管具有以下一项或多项性能指标：
(1)内层管的磨损率为0.050％～0.150％；
(2)多层管密度为1.8～2.2g/cm3；
(3)多层管刚性为同规格钢结构的80％以上。
6.制备权利要求1所述的复合多层管的方法，包括以下步骤：
(a1)提供坯体，所述坯体的材质包括SiC颗粒增强铝基复合材料(a2)采用挤压成形设备将坯体挤压成管材，形成内层管；
(a3)将中层管置于所述挤压成形设备的挤压出口，使挤出的内层管与所述中层管嵌套配合；
(a4)使中层管与外层管嵌套配合。
7.根据权利要求6所述的方法，所述坯体的制备方法包括：
(b1)按Si：C：Al＝37～47：22～32：1～5的质量比混合硅粉、碳粉和铝基粉末，获得混合粉末；
(b2)将所述混合粉末置于模具内进行热压烧结，获得预制坯；
(b3)提供熔融铝合金液；
(b4)将预制坯投入熔融铝合金液中，使预制坯在所述熔融铝合金液中分解和反应；
(b5)采用喷射成形工艺，将上一步产物制成坯体。
8.根据权利要求6所述的方法，其具有以下一项或多项特征：
(a3)中内层管与中层管过盈配合，过盈量为0.5～1.5mm；
(a4)中内层管与外层管过盈配合，过盈量为0.5～1.5mm。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述中层管具有第一端和第二端；
步骤(a3)中，沿从第一端到第二端的方向，所述内层管与所述中层管逐渐嵌套配合，
步骤(a4)中，沿从第二端到第一端的方向，所述中层管与所述外层管逐渐嵌套配合。
10.根据权利要求6所述的方法，步骤(a2)中，挤压成形的步骤参数有如下一项或多项特征：
(1)挤压比设置为3～4：1；
(2)挤压温度为380～420℃；
(3)挤压速度为5～15mm/s；
(4)挤压过程采用油基二硫化钼作为管材与设备之间的润滑剂；
(5)挤压过程控制管材与设备之间的摩擦系数为0.1～0.3。
11.根据权利要求7所述的方法，步骤(b1)具有以下一项或多项特征：
(1)硅粉的粒度30～40μm；
(2)碳粉的粒度5～15μm；
(3)铝基粉末的粒度40～70μm。
12.根据权利要求7所述的方法，步骤(b5)中，所述喷射成形工艺参数具有以下一项或多项特征：
(1)溶体过热度保持在200～210℃；
(2)雾化气体为氮气；
(3)雾化气体压力为0.8～0.9MPa。
13.根据权利要求7所述的方法，步骤(b4)和(b5)之间还包括：
向熔融铝合金液中加入重量0.4重量％的六氯乙烷，进行精炼。
14.根据权利要求6所述的方法，所述中层管的制备方法包括：
(c1)将多根铝基管嵌套配合，并在相邻的铝基管之间设置发泡剂；
(c2)沿多根铝基管的厚度方向进行挤压，挤压比为1.2～2；
(c3)将挤压后的管材加热至600～700℃，使发泡剂发泡，形成泡沫结构。
15.根据权利要求14所述的方法，步骤(c3)包括：
提供加热设备，所述加热设备包括加热腔，沿加热腔的进口至出口的方向，所述加热腔包括依次排列的第一温度区、第二温度区、第三温度区、第四温度区和第五温度区，各温度区的温度依次设置为250～350℃、400～500℃、600～700℃、400～500℃、250～350℃；
以平行于管材长度的方向，使管材以预设的速度移动，使上一步产物从加热腔的入口进入、在加热腔内被加热，最后从加热腔的出口离开。
16.根据权利要求15所述的方法，第一温度区、第二温度区、第三温度区、第四温度区和第五温度区的长度依次为：15～25mm、25～35mm、35～45mm、25～35mm、15～25mm，管材的移动速度为3～5mm/min。
17.根据权利要求14所述的方法，其具有以下一项或多项特征：(1)步骤(c1)中，所述多根铝基管是3-5根铝基管；(2)步骤(c1)中，所述发泡剂是TiH2粉末。
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