气压对藕状多孔Cu-Cr合金气孔结构及形貌的影响

采用金属/气体共晶定向凝固工艺(Gasar),在不同氢气压力条件下制备了藕状多孔Cu-Cr合金,研究了氢气压力对藕状多孔Cu-Cr合金气孔结构和形貌因子的影响。结果表明,当氢气压力大于气孔形成临界压力时,随氢气压力的增大,气孔率和孔隙密度增大,而平均气孔直径缓慢减小;当氢气压力大于气体逸出临界压力时,气孔率和平均气孔直径急剧减小,而孔隙密度大幅增加;此外,随氢气压力的增加,气孔形貌因子逐渐减小。     

Ag-O系定向凝固制备藕状多孔Ag

金属-气体共晶定向凝固(Gasar)是一种制备藕状多孔金属的新工艺,在高压纯氧气氛中,利用自行研制的Gasar模铸装置制备了藕状多孔Ag试样,并研究了氧气压力对气孔率、平均气孔直径的影响。结果表明:在多孔Ag中,氧气压力对气孔率和平均气孔直径的影响十分显著。随着氧气压力的增加,气孔率增大,而平均气孔直径减少,当氧气压力为0.5 MPa时,气孔分布最为均匀。     

Gasar工艺下藕状多孔银的气孔结构研究

金属-气体共晶定向凝固（Gasar)是制备藕状多孔金属的新工艺,利用自行研制的Gasar装置,成功地制备了不同纯氧分压下的藕状多孔银试样,研究了氧气分压对藕状多孔银气孔形貌（气孔率、气孔尺寸和分布、气泡形核）的影响。结果表明：氧气分压对气孔形貌影响十分显著。随着氧气压力的增加,气孔率增大而平均气孔直径减小。     

纯氧分压Gasar工艺下藕状多孔银的气孔结构研究（英文）

金属-气体共晶定向凝固(Gasar)是制备藕状多孔金属的新工艺,利用自行研制的Gasar装置,制备了不同纯氧分压下的藕状多孔银试样,研究了氧气分压对藕状多孔银气孔形貌(气孔率、气孔尺寸和分布、气泡形核)的影响。结果表明:氧气分压对气孔形貌影响十分显著。随着氧气压力的增加,气孔率增大而平均气孔直径减小。     

藕状多孔纯Cu及多孔Cu-1.8%Cr合金铸件的研究

利用自行开发的GASAR装置,成功制备出藕状多孔纯Cu及多孔Cu-1.8%Cr合金试样,并对其孔隙率、平均气孔直径、基体组织及压缩特性进行了相应的对比研究。结果表明:随着凝固高度的增加,气孔率保持不变,而平均气孔直径增大,且多孔Cu-1.8%Cr合金的气孔率和平均气孔直径高于多孔纯Cu;藕状多孔纯Cu的定向凝固组织是由粗大的Cu晶粒组成,而多孔Cu-1.8%Cr合金的定向凝固组织为白色细小的α固溶体、灰色的共晶相(α+β)以及少量颗粒状的单相Cr质点组成;藕状多孔纯Cu及多孔Cu-1.8%Cr合金的压缩应力-应变曲线均由弹性变形阶段、屈服平台阶段及密实化阶段组成,但是Cr的加入使得藕状多孔纯Cu的压缩性能得到较大提高——杨氏模量和屈服强度增加而加工硬化指数降低。     

基于纳米CT技术的藕状多孔铜三维重构的研究

利用定向凝固法分别在0.55、0.7及1mm/s的拉速下制备出了具有规则气孔分布的藕状多孔铜,并采用非破坏性纳米CT扫描技术对所制备的多孔铜结构进行CT扫描及三维体重构,研究了拉速对气孔形核及形核数目、气孔率以及孔径大小和分布的影响。结果表明,随着凝固进行,气孔形核数目逐渐减少并且趋于稳定,在整个定向凝固过程中,都存在新气孔的形核现象。当拉速增加时,铸锭在相同高度范围内新气孔的形核数目增加,气孔的平均直径减小,气孔的尺寸分布均匀性下降。     

单室Gasar工艺中抽拉速率对藕状多孔Cu气孔形貌的影响

采用单室Gasar工艺,通过实验研究和Procast凝固模拟相结合,研究了坩埚抽拉速率对凝固界面形貌、铸锭平均凝固速率、藕状多孔Cu气孔形貌、气孔生长方向以及相应多孔结构参数的影响规律.研究表明,随着抽拉速率的升高,凝固界面从凸界面向平界面再向凹界面演化.当凝固界面为凸界面和凹界面时,气孔生长方向都会偏离铸锭抽拉方向.而只有在合适的抽拉速率条件下使凝固界面以平界面方式推进,才能获得气孔完全平直生长的优质藕状多孔Cu.实验和模拟结果显示,在本实验条件下,当抽拉速率为1 mm/s时,铸锭凝固界面基本以平界面方式推进;藕状多孔Cu铸锭的气孔率不受抽拉速率的影响,但随着抽拉速率的增大,平均孔径和通孔率会逐渐降低.     

藕状多孔铜的连铸法制备工艺研究

连铸法是一种制备具有均匀孔洞分布的大尺寸藕状多孔材料的新工艺.利用自行开发的GASAR连铸装置,成功拉制出了15 mm的藕状多孔Cu连铸试样,并研究了下拉速率对孔隙率及气孔直径的影响.结果表明:随着下拉速率的增加,连铸试样中气孔尺寸分布逐渐变均匀;下拉速率对孔隙率的影响不大,而气孔直径随下拉速率的增加而降低.     

金属-气体共晶定向凝固制备藕状多孔金属的研究

金属-气体共晶定向凝固(Gasar)是一种制备规则多孔金属的新工艺.利用自行开发的Gasar装置,成功制备了具有规则气孔分布的藕状多孔金属Mg,并研究了铸型预热温度和气体压力等工艺参数对气孔率、气孔大小和分布的影响.结果表明:提高铸型预热温度可以完全消除无气孔金属壳;随着氢气压力的增大,铸锭的平均直径都在减小;在整个Gasar凝固中约有8%左右的氢气溢出.     

藕状多孔纯铜棒的制备与表征

采用定向凝固法,在氢气压力为0.2 MPa、熔炼温度为1 200℃的条件下制备了规则圆柱形气孔沿轴向定向分布的藕状多孔纯铜棒材料,棒材直径为45 mm,长度约为125 mm.测定了所制备材料的密度、孔隙率和通孔率,对所制备多孔材料的气孔形貌和气孔大小分布进行了分析和表征,并对所制备的样品沿平行于气孔方向和垂直于气孔方向的压缩性能进行了测试.结果表明,所制备纯铜棒的平均密度为4.48 g/cm3,平均孔隙率为50%;气孔直径分布为0.3～1.3 mm,气孔平均直径为0.81 mm;藕状多孔纯铜的压缩性能存在明显的各向异性.     

藕状多孔金属Mg的Gasar工艺制备

金属／气体共晶定向凝固(Gasar)是一种制备规则多孔金属的新工艺．本文利用自行开发的Gasar装置，成功制备了具有规则气孔分布的藕状多孔金属Mg，并研究了气体压力对气泡形核、气孔率、气孔大小和分布的影响。     

应变速率对藕状多孔镁垂直于气孔方向压缩变形行为与力学性能的影响

利用定向凝固法制备藕状多孔镁,采用GLEEBLE~(-1)500型材料模拟实验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,在以1×10~(-3)~1650 s~(-1)的应变速率范围内沿垂直于气孔方向进行压缩实验,研究应变速率对藕状多孔镁压缩变形行为和力学性能的影响。结果表明:当垂直于气孔方向压缩时,藕状多孔镁的应力-应变曲线分为应力线性增加的弹性阶段、应力缓慢增加的平台阶段和应力急剧增加的密实化阶段,应力随应变的增加持续增大,无应力峰值的出现。而当垂直于气孔方向压缩时,应变速率对藕状多孔镁的变形行为影响显著,在应变速率ε60 s~(-1)条件下,主要变形方式为气孔先发生椭圆化变形,然后部分气孔的孔壁率先向气孔内发生弯月形塌陷并形成垂直于压缩方向的先变形带,随后变形带不断产生,从而逐步实现密实化;而较高应变速率(ε=450~1650 s~(-1))下的变形方式虽然气孔也是先后发生椭圆化、孔壁向气孔内的弯曲塌陷等变形并形成先变形带,但先变形带沿试样对角线方向率先形成,并随压缩进行不断向与对角线垂直的方向扩展。应变速率对藕状多孔镁的力学性能有较明显的影响,其影响机制主要是由于不同应变速率时气孔的变形方式发生了变化。     

金属-气体共晶定向凝固工艺参数对藕状多孔金属镁结构的影响

利用自行丌发的Gasar装置，成功制备了具有规则气孔分布的藕状多孔金属Mg，并研究了铸型预热温度和气体压力等工艺参数对气孔率、气孔大小和分布的影响。结果表明：提高铸型的预热温度可以完全消除铸锭侧向的无气孔金属壳：随着氢气压力的增大，铸锭的气孔率和气孔平均直径都在减小、气孔的尺寸分布均匀性提高。     

应变速率对藕状多孔镁垂直于气孔方向压缩变形行为与力学性能的影响EI北大核心CSCD

利用定向凝固法制备藕状多孔镁,采用GLEEBLE^(-1)500型材料模拟实验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,在以1×10^(-3)~1650 s^(-1)的应变速率范围内沿垂直于气孔方向进行压缩实验,研究应变速率对藕状多孔镁压缩变形行为和力学性能的影响。结果表明:当垂直于气孔方向压缩时,藕状多孔镁的应力-应变曲线分为应力线性增加的弹性阶段、应力缓慢增加的平台阶段和应力急剧增加的密实化阶段,应力随应变的增加持续增大,无应力峰值的出现。而当垂直于气孔方向压缩时,应变速率对藕状多孔镁的变形行为影响显著,在应变速率ε<60 s^(-1)条件下,主要变形方式为气孔先发生椭圆化变形,然后部分气孔的孔壁率先向气孔内发生弯月形塌陷并形成垂直于压缩方向的先变形带,随后变形带不断产生,从而逐步实现密实化;而较高应变速率(ε=450~1650 s^(-1))下的变形方式虽然气孔也是先后发生椭圆化、孔壁向气孔内的弯曲塌陷等变形并形成先变形带,但先变形带沿试样对角线方向率先形成,并随压缩进行不断向与对角线垂直的方向扩展。应变速率对藕状多孔镁的力学性能有较明显的影响,其影响机制主要是由于不同应变速率时气孔的变形方式发生了变化。     

藕状多孔铜轴向压缩变形行为与本构关系

在氢气压力为0.2 MPa、熔体温度为1 200℃条件下采用定向凝固法制备d45 mm×120 mm的藕状多孔纯铜棒材,研究藕状多孔金属的压缩变形过程及其影响因素,分析藕状多孔材料的压缩变形机理,采用线性回归分析方法建立藕状多孔材料的压缩变形本构关系.结果表明:藕状多孔铜的压缩变形过程分为弹性变形、以孔壁塑性屈曲为主的大塑性变形和密实化3个阶段;大塑性变形阶段的主要变形机理是孔壁先呈波形弯曲,然后产生塌陷和折叠变形;藕状多孔铜沿平行气孔方向静态压缩时应力-应变曲线受应变速率影响很小.     

规则多孔铜压缩性能的各向异性

在氢气或氢气和氩气的混合高压气氛中,采用定向凝固技术制备规则多孔铜材料;在室温下测试不同气孔率规则多孔铜在不同方向的压缩性能;研究气孔率和压缩方向对规则多孔铜力学性能的影响规律。结果表明:当气孔率和压缩方向不同时,规则多孔铜的压缩应力—应变曲线表现出不同的特征;当压缩方向相同时,规则多孔铜的压缩屈服强度随气孔率的增加而降低;规则多孔铜的力学性能呈现明显的各向异性,其屈服强度和能量吸收能力随着压缩方向与气孔方向夹角的增大而减小;当压缩方向与气孔方向的夹角为0°时,其屈服强度和能量吸收能力最大。     

Influence of Structural Parameters on Tensile Property of Gasar Porous Copper

采用金属-气体共晶定向凝固工艺,制备了不同结构参数的Gasar多孔铜,并研究了结构参数对单向拉伸下多孔铜性能的影响。利用扫描电镜观察拉伸试样的断面形貌,通过建立数学模型和计算机模拟的方法来表征其拉伸强度,并用实验数据加以验证。结果表明,多孔铜的拉伸性能主要取决于气孔率和拉伸方向;多孔铜在平行气孔轴向拉伸时比垂直气孔轴向拉伸时具有更优异的抗拉强度;平行气孔轴向拉伸时,抗拉强度随着气孔率的增加线性下降,气孔对基体的应力集中作用微小,抗拉强度的数学模型数值和模拟数值与试验数值拟合良好;垂直气孔轴向拉伸时,抗拉强度随气孔率的增大而明显下降,气孔对基体的应力集中作用显著,抗拉强度的试验数值与模型数值以及模拟数值基本符合     

Gasar工艺获得均匀藕状多孔结构的气压选择

在用金属-气体共晶定向凝固（Gasar）制备藕状规则多孔金属的工艺中，气体压力是对多孔结构影响最大且最方便调控的工艺参数，在讨论Gasar工艺中所用气体种类选择原则的基础上，通过分析Gasar凝固过程，给出了获得指定气孔率且气孔尺寸分布和位置分布都均匀一致的理想藕状多孔结构的气压选择条件．以Mg-H系为例从实验上验证了该选择条件，为制备高质量的藕状多孔金属提供了合理的工艺参数．     

熔体过热度对定向凝固藕状多孔金属结构均匀性的影响（英文）

结构均匀性是影响藕状多孔金属的物理和力学性能的重要参数。系统研究熔体过热度对金属-气体共晶定向凝固(Gasar)制备藕状多孔金属的多孔结构均匀性以及气孔率、气孔形貌的影响规律。实验结果表明,凝固过程中存在一临界过热度(△T_c),超过该临界值时,凝固界面前沿熔体中会发生气泡的形核和上浮溢出("冒泡"或"沸腾")现象,结果造成气孔率的下降。另外,过高的过热度会导致相邻气孔的合并粗化,形成大尺寸气泡,最终获得不均匀的气孔结构。在实验结果基础上,建立气泡溢出的临界过热度(△T_c)理论模型和氢气溢出系数计算模型。在考虑氢气溢出时,理论预测的气孔率与实验结果吻合较好。     

藕状规则多孔Cu气孔率的理论预测

采用定向凝固技术，在氢气或氢气和氩气的混合气氛中制备得到了藕状规则多孔Cu．通过求解稳态凝固界面前沿的溶质场，获得了氢在金属固相中的浓度分布，进而建立了气孔率计算的理论模型．考虑凝固速率和扩散系数的影响，用该模型预测的理论气孔率与实验结果很好吻合．同时也获得了Gasar凝固试样的气孔率随气体分压变化而变化的规律．