镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料结构的特性表征

以纯铝为基体材料,TiH2为发泡剂,镀铜碳纤维为添加剂,制备了不同孔隙率的泡沫铝材料。研究了发泡时间、镀铜碳纤维掺杂量对泡沫铝相对密度、孔径和微观结构的影响。结果表明,在碳纤维含量相同情况下,发泡时间越短,泡沫铝试样的相对密度越大,孔径越小。发泡时间相同时,碳纤维含量越多,泡沫铝的相对密度越大。SEM检测表明,碳纤维在Plateau边界内随机分布,而在气泡壁中和气泡壁表面基本呈平行分布,未发生团聚现象。     

泡沫铝孔结构工艺因素的理论分析

利用海岛模型分析了金属熔体中气泡长大的过程,获得了描述金属熔体中气泡长大的动力学方程组,结合铝合金熔体的特性,求解出动力学万程组的近似解根据近似解,得到了泡沫铅工艺因素的影响规律,即溶入铝合金熔体中的气相浓度从0.0005‰增大至0.0025‰,气泡半径从0.28mm增大到7.03mm.且增大的趋势明显加快;发泡时间变化150s,气泡半径增加了1.87mm;表面张力从0.8N n增加到1.2N/m,气泡半径从1.41 mm减小至0.94mm,且减小的趋势明显减缓;发泡温度从953K升至993K.气泡半径从1.08mm增大至1.17mm.这些影响规律在文献中都得到了验证,因此本研究对理解及指导泡沫铝发泡工艺具有重要理论意义.     

泡沫铝孔单元结构模型及压缩特性研究

泡沫金属是近年发展起来的一种新型结构功能材料.对熔体发泡法制备的泡沫铝进行压缩实验,测试了其压缩应力-应变曲线,探讨了压缩变形过程的机理.结果表明,泡沫铝压缩过程具有明显的三阶段变形特征,即弹性段、塑性变形平台段和压实段.压缩性能显示随泡沫铝孔隙率和孔径升高,屈服强度和压实强度下降,且随着颗粒增强剂SiCp的加入,泡沫铝强度得到较大提高.同时,初步建立起理想的孔单元结构模型,推导出孔隙率与孔结构(孔径、壁厚、孔分布)的关系.     

泡沫铝制备过程中泡沫体形成机制研究

采用粉末冶金法制备泡沫铝材料，对发泡过程中泡沫体膨胀的演变过程及动力学机制进行了研究．通过对发泡过程的动态观测，获得了泡沫体体积膨胀与发泡时间的关系曲线．结果表明：泡沫体体积膨胀经历3个阶段：发泡初期的泡沫铝体积缓慢增大到迅速膨胀达到最大膨胀点，随后开始塌缩，体积保持在一定数值．对发泡过程动力学机制的分析表明，泡沫体膨胀过程与发泡剂分解产生的气体量和从熔体中排出气体的量有直接关系，由此推导出泡沫体体积-时间的动力学方程，该方程与实验获得的体积变化曲线相吻合，为发泡过程的控制提供理论依据．     

碳酸钙制备小孔径中等孔隙率类球形孔泡沫铝及其合金

与传统的Ca增黏与TiH2发泡的泡沫铝熔体发泡制备方法不同,CaCO3在铝熔体中可同时用作增黏剂和发泡剂.现有TiH2泡沫铝制备技术在制备小孔径类球形孔泡沫铝及合金方面存在困难,以轻质Ca-CO3颗粒为基础研制的新型泡沫铝增黏发泡剂,其热分解特性平缓,通过理论与实验确定了CaCO3在制备过程中的使用比例,分析了孔结构并讨论了CaCO3在铝熔体中的分解热力学问题,稳定制备出小孔径(0.4-1.1mm)、中等孔隙率(40-79%)的类球形孔泡沫铝及其合金.     

孔径可调的泡沫铝材料制备研究

利用传统熔体发泡法制备泡沫铝,产品的孔径大小很难精确控制.采用金属铝粉这种新型增粘剂,通过对铝粉的含量,发泡剂的含量以及控制发泡剂加入后熔体中的发泡温度,制备出孔结构均匀,不同密度和孔径大小的泡沫铝.整个工艺平稳、易控制和调整.     

氢化钛预氧化处理和发泡温度对Al-7Si闭孔泡沫铝泡孔结构的影响

采用粉末冶金快速发泡法制备Al-7 Si闭孔泡沫铝,研究使用高导热发泡模具后制备工艺参数对泡沫铝膨胀率、孔隙率、泡孔个数与孔径的影响.结果表明:在450～550℃时对氢化钛预氧化处理1 h可细化颗粒尺寸,提高氢化钛开始分解温度和最大分解速率温度.过度预氧化处理会导致氢化钛释气量下降,获得的试样膨胀率较低.发泡温度的提高有助于提高泡沫铝膨胀率和泡孔个数,对孔隙率和平均孔径影响较小,但温度过高会使得试样顶部低圆度裂纹状泡孔分布范围增加.发泡模具的使用有助于约束膨胀方向,提高冷却过程中孔径均匀程度.粉末冶金快速发泡法可获得均匀泡孔结构泡沫铝.采用450℃预处理90 min的氢化钛作为发泡剂,发泡温度为720℃,发泡时间为160 s时可获得孔隙率为78.1％,孔径为(2.29±0.8)mm,并具有最优泡孔结构的泡沫铝材料.     

泡沫铝累积叠轧制备方法及孔隙结构研究

以L2纯铝为基体金属,TiH2粉末为发泡剂,通过累积叠轧试验,探索泡沫铝制备的新方法。结果显示,叠轧道次对泡沫铝孔隙率与平均孔径影响显著,叠轧道次越多,孔隙率越高,平均孔径越小;TiH2含量与发泡温度是影响发泡驱动力的主要因素,试验温度范围内,发泡剂含量越大,温度越高,发泡驱动力越强,发泡后孔隙率越高,并且平均孔径也越大。叠轧6道次的L2纯铝,发泡剂含量0.5%(质量分数),在670℃条件下发泡5min,可以获得孔隙率61.4%,平均孔径1.6mm的泡沫铝。上述研究表明,累积叠轧焊是一种有效的泡沫铝制备方法,通过工艺参数的优化,可以获得孔隙均匀,高孔隙率的泡沫铝。     

基于气体捕捉法的泡沫Ti-6Al-4V等温发泡规律研究

为了确定气体捕捉法制备泡沫Ti-6Al-4V等温发泡过程中孔隙率和微观孔洞的变化规律,在不同发泡温度及发泡时间下制备了泡沫Ti-6Al-4V.运用阿基米德原理对泡沫Ti-6Al-4V的孔隙率进行测量,通过OM和SEM对其微观特征进行观察.研究表明:泡沫Ti-6Al-4V的孔隙率及孔径均随等温发泡温度升高而增加;但当发泡温度大于950℃时,孔隙率和孔径均减小,且孔洞形态由球形变成多边形,这是由于基体内生成大尺寸β相造成的.增加发泡时间能以促进孔洞长大的方式提高泡沫Ti-6Al-4V的孔隙率,球形孔洞数量随着发泡时间的增加逐渐增多.经950℃/10 h发泡得到了孔隙率34.2%、孔径平均值156μm、孔洞为球形且分布弥散的泡沫Ti-6Al-4V.     

煤基炭泡沫孔结构调控

以肥煤镜质组富集物为前驱体, 采用高压渗氮法制备煤基炭泡沫, 研究了发泡温度、发泡压力和发泡时间对炭泡沫孔结构的影响。利用SEM观察炭泡沫的孔胞形貌, 同时利用Nano Measurer分析软件统计SEM照片孔胞直径分布和孔喉直径分布以及平均孔径。结果表明: 微孔塑料成核理论可以定性解释炭泡沫的孔结构变化趋势。发泡温度的升高导致成核密度增加, 同时导致气体在胶质体的溶解度降低, 不利于孔胞长大。发泡压力的增大导致炭泡沫的孔胞密度增加, 临界成核半径降低, 同时加剧了热聚合反应, 导致胶质体的粘度增大, 不利于孔胞长大。发泡时间的延长会使热聚合更加充分, 影响胶质体粘度, 进而影响孔结构。