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.     

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．     

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。     

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。     

用金属/气体共晶二维定向凝固法制备放射状规则多孔Mg

采用热传导方向为径向的金属一气体共晶二维定向凝固方法（二维Gasar），在纯氢和氢、氩混合气氛下制备了气孔沿径向规则分布的放射状多孔金属Mg．研究了放射状多孔金属结构的特点以及气体压力等工艺参数对孔隙率、孔径和气孔分布的影响．结果表明，在圆柱形试样的二维定向凝固过程中，金属一气体共晶形成的体积膨胀会在凝固前沿的液相中产生大的对流，影响气孔的生长方向和规则程度，同时还会导致气体的逸出．随混合气体中氩气分压的增大，逸出程度下降；当氩气分压大于氢气分压时，气体的逸出被完全抑止．由此可以准确地预测出放射状规则多孔金属的孔隙率．     

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。     

Al-H系定向凝固制备多孔Al

传统多孔金属材料大多以Al为基,其气孔多为随机分布的不规则形状.而作为规则多孔金属的制备方法--金属/气体共晶定向凝固法(又称Gasar工艺)业已成功应用于Mg,Cu,Ni,Ag,Fe和Si等多种材料,但这一工艺对于Al却并不适用本工作对此进行的实验研究和理论分析认为,Al熔体中氢气溶解总量过少,加之目前Gasar工艺下Al-H体系的凝固速率较低,因此不能维持固、气两相协同共生生长,导致无法直接采用Gasar工艺制得藕状规则多孔Al.     

藕状规则多孔结构形成的压力条件和气孔尺寸的演变规律

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，本工作通过分析气泡的生长条件，建立了藕状多孔结构形成的压力判据（H2气和Ar气分压比），并从实验上研究了凝固压力对气孔尺寸的影响规律，结果表明，随着凝固压力（气体总压）的增大，气孔平均直径不断降低。     

Gasar多孔合金研究进展

Gasar是一种基于气体在金属固/液两相中的溶解度差而发展起来的制备多孔金属的新工艺。如何获得气孔结构规则的多孔合金,是当前Gasar多孔材料大规模应用的技术瓶颈和研究热点之一。造成多孔合金气孔结构规则性难以控制的主要原因有：合金凝固时其界面前沿“糊状区”的影响,以及合金元素加入后,固-液界面失稳而导致的凝固模式改变;前期研究主要从制备技术改进和合金成分设计（微合金化）这两个角度,来弱化以上两个因素对气孔定向生长的影响。从制备技术发展（简单模铸法→连续区域熔炼法→连续铸造法）的角度,综述了国内外Gasar多孔合金的研究进展,总结了影响多孔合金气孔结构规则性的主要因素,分析了现有研究的不足,并对今后的发展方向进行了展望。     

工艺参数对藕状多孔Mg合金结构影响的模拟仿真

在金属/气体共晶定向凝固工艺(Gasar)中,气体压力、过热度以及凝固速率是影响藕状多孔金属结构的最重要参数。建立了一个描述Gasar工艺过程的传热、传质、气孔形核、生长、合并及气孔与固相的协同生长的三维非稳态理论模型。并且采用有限差分的方式,实现了定向凝固铸造法Gasar工艺过程中藕状多孔结构形成及演变的计算机仿真,揭示了气体压力和凝固速率对藕状多孔金属最终结构参数的影响。基于Mg-H系的模拟与相应试验结果吻合较好,验证了所建仿真模型的合理性。     

Fabrication of lotus-type porous Mg−Mn alloys by metal/gas eutectic unidirectional solidification

Lotus-type porous Mg–xMn (x=0, 1, 2 and 3 wt.%) alloys were fabricated by metal/gas eutectic unidirectional solidification (the Gasar process). The effects of Mn addition and the fabrication process on the porosity, pore diameter and microstructure of the porous Mg−Mn alloy were investigated. Mn addition improved the Mn precipitates and increased the porosity and pore diameter. With increasing hydrogen pressure from 0.1 to 0.6 MPa, the overall porosity of the Mg−2wt.%Mn ingot decreased from 55.3% to 38.4%, and the average pore diameter also decreased from 2465 to 312 μm. Based on a theoretical model of the change in the porosity with the hydrogen pressure, the calculated results were in good agreement with the experimental results. It is shown that this technique is a promising method to fabricate Gasar Mg–Mn alloys with uniform and controllable pore structure.     

Directional solidification of metal-gas eutectic and fabrication of regular porous metals

1. IntroductionPorous and foamed metallic materials have become anattractive research field from either the scientificviewpoint or the industrial application prospect, becausethey exhibit many special combinations of physical andmechanical properties, such as impact energy absorptioncapacity, air and water permeability, unusual acousticenergy absorption ability, lower thermal conductivity etc [1].Various fabrication methods for porous materials havebeen developed. They include the foaming meth…     

固/气共晶定向凝固中的工艺判据

气体压力和熔体过热度决定熔体中气体溶解量从而直接影响多孔试样的气孔率.通过理论分析建立了固/气共晶定向凝固中气体逸出和藕状多孔结构形成所需的过热度和气体压力判据.以金属/氢共晶为例,计算结果表明,过热度和氩气分压均应有一适中的范围:给定氢气和氩气分压时,过热度应高于藕孔形成临界过热度而低于氢气逸出临界过热度;给定过热度和氢气分压时,氩气分压应高于氢气逸出临界氩气分压而低于藕孔形成临界氩气分压.该分析结果从藕状多孔Mg的实验结果得到了验证,可以作为高质量规则多孔材料实际制备过程的工艺参数指导原则.     

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