渗流法制备高孔隙率多孔铝

采用负压渗流铸造法,通过控制铝熔体浇铸量,制备了高孔隙率(70%～90%)、高通孔度(25%～50%)的多孔铝;研究了渗流驱动压力、铝熔体浇铸温度及模具预热温度对渗流过程的影响;测试了多孔铝的渗透系数,并分析了孔结构对渗透系数的影响.结果表明:通过正交实验选择渗流参数,可以降低多孔铝在渗流方向上的孔隙率梯度;多孔铝的渗透系数与其孔结构密切相关:对于相同孔径的多孔铝,渗透系数随孔隙率增大而提高;在孔隙率相同的条件下,随着孔径增大,表面积减小,摩擦阻力减小,渗透系数相应增大.     

多孔金属材料泡沫铝的研究进展

泡沫铝是一种轻质多孔材料,耐热、抗冲击、刚性好,有吸音、透过、耐蚀等性能。因此,在冶金、化工、机械、电子、航空与航天、交通运输、建筑等方面有广泛的用途。国内外都很重视这种材料的发展。美国在50年代就开始研制,日本在近20年来有很快的发展,已达到实用阶段,中国近些年来也在研制,并取得了满意的成果。所发展的加工方法有:直接发泡法、精密铸造法、气泡法、烧结法、电镀法,还有其他一些方法。     

纯铝多孔材料

住友电气工业公司开发了一种新型纯铝多孔材料“Alumicelmet”。这种多孔材料的孔隙具有球状三维结构,其最大孔隙率为98％。铝的特性在于轻、导电性高、耐蚀性好,因而适合于在充放电电压高的锂离子蓄电池或电容器上用作集电体,在2．0～2．5V范围使用没有问题,电池容量比传统电池增高了4倍以上。     

通孔多孔铝的压缩性能研究

在采用复模铸造工艺制备孔径d=2.5~3.50 mm,孔隙率P=56.8%~86.1%通孔多孔铝的基础上,通过单轴压缩试验,研究了通孔多孔铝的压缩性能和吸能能力。通孔多孔铝单轴压缩应力-应变曲线,呈现线弹性变形、平缓塑性变形和压缩紧实3个阶段。通孔泡沫铝的压缩屈服强度、吸能能力随孔隙率增大而减小,采用Gibson-Ashby的模型拟合通孔多孔铝的压缩屈服强度。     

搅拌摩擦加工技术制备多孔铝的实验研究

在不使用发泡剂的情况下,使用含有气体的铝合金压铸件制出多孔铝.通过使用搅拌摩擦加工技术,在925～950℃的保温温度与10min的保温时间下,可获得孔隙率高于50％的多孔铝.使用以上方案制备多孔铝,可获得更高生产率,成本低,具有很大应用前景.     

基于真实结构的多孔铝缓冲吸能研究

基于真实结构的多孔铝材料,提出了随机胞孔投放算法与材料属性识别算法,并根据结构特点建立了具有随机胞孔大小、随机胞孔分布及随机壁厚的数值计算模型。利用现有实验数据对数值计算模型进行了准静态压缩及动态压缩验证,然后分析了冲击速度、胞孔随机分布、均匀壁厚和随机壁厚对闭孔多孔铝材料缓冲吸能的影响。结果表明,所建立三维细观模型在准静态及动态压缩下的结果与实验数据趋势一致,在准静态下空气对闭孔多孔铝的力学性能影响可忽略。闭孔多孔铝的缓冲吸能能力受冲击速度和壁厚的影响较明显,受胞孔随机分布的影响很小。     

多孔铝对流换热系数的确定

计算了不同条件下多孔铝的对流换热系数。结果表明,随着孔径的减小,多孔铝呈现比表面积增加,流通性能降低的趋势。随着风速的增加,多孔铝的换热系数变大。风机功率相同时,多孔铝的孔隙率增加,换热系数提高。     

多孔铝合金的孔隙率梯度及控制

应用图像识别与处理技术,描述了多孔铝合金的面孔隙率及体孔隙率;研究了渗流法制备的多孔铝合金沿长度方向的孔隙率梯度,并对整体孔隙率的均匀度进行了估计.研究结果表明:多孔铝合金的中上部孔隙率最高,顶端次之,底端最低.多孔铝合金的孔隙率梯度主要是由渗流驱动压力梯度与凝固顺序所决定,而颗粒的自然堆积密度影响相对较小.但通过振动控制方法,调整颗粒堆积密度,可以有效地改善多孔铝合金的孔隙率梯度,使孔隙率梯度绝对值平均由6.5%降至2.2%.     

微米孔径多孔铝的制备及性能

为获得高强度的微米孔径多孔铝,通过真空压力烧结溶解工艺制备微米孔径多孔铝,对制备过程、微米孔径多孔铝的强度及渗透性能进行研究。结果表明:真空环境下的压力烧结可明显促进铝粉烧结,提高微米孔径多孔铝的抗弯强度;在压制压力500 MPa、烧结温度650℃、烧结时间2 h以及烧结压力150~200 MPa条件下可获得孔隙率44%~61%、平均孔径55~230μm的多孔铝;随着孔隙率和平均孔径的提高,微米孔径多孔铝的相对渗透系数增大;与尺寸相同、孔结构相似的多孔不锈钢相比,微米孔径多孔铝具有较好的渗透性能和较高的耐压破坏比强度。     

纳米多孔阳极氧化铝模板剥铝剂的研究

为提高多孔阳极氧化铝模板的质量,采用正交实验方法,发现了关键影响因素,经过试验优化,研制出一种新型多孔阳极氧化铝模板剥铝剂.该剥铝剂组成简单,配制方便,性能稳定;剥铝操作简便、快捷,效果优异,环境友好.     

高强铝合金薄壁件熔铸工艺

针对某铸造铝铜合金铸件薄壁复杂结构特点和铸造合金特性,研究了其铸造工艺.借助数值模拟技术预测缩孔、缩松缺陷,并通过热处理后合金力学性能测试,优化铸造工艺,试制出了合格的铸造铝铜合金薄壁铸件.结果表明,采用适合的熔炼、铸造工艺,可以提高铸造铝铜合金铸造性能,为铸造高强铝合金薄壁铸件研制提供参考.     

铝合金壳体铸件翻转浇注工艺研究

翻转浇注是重力浇注的一种特殊形式,它有许多优点,有利于解决复杂铸件浇注过程产生的缩孔、缩松、气孔、夹杂等铸造缺陷.对航空用铝合金壳体铸件的浇注工艺进行了研究,分析了传统重力底注铝合金壳体铸造缺陷的原因,提出了翻转浇注工艺并进行了改进.结果表明,改进后的工艺使铝合金壳体铸件的合格率增至90％,获得了无夹渣和气孔的铸件.     

基于ANSYS的铝合金半连续铸造过程模拟

研究铝合金半连续铸造过程,采用有限元分析软件ANSYS软件模拟铸造过程,分析铸造过程中区域水冷工艺。最后得出实施区域冷却效果,能够有效确保铸造过程中刮水板下方铸坯可以自然空冷,从而降低铸造内应力,减少铸坯开裂,提高铝合金半连续铸造质量。     

铝合金铸件真空吸铸工艺的研究

通过测温试验和数值模拟相结合的方法,研究了真空吸铸条件下具有特定结构特征的铝合金试验铸件的充型和凝固过程基本规律,所获得的数据与分析结果为在大型薄壁复杂结构的铝合金铸件生产中应用真空吸铸工艺提供了有价值的依据。     

基于计算机仿真的铝合金舱门盖铸造工艺设计

采用铸造仿真软件对铝合金舱门盖的铸造过程进行仿真模拟,设计差压铸造模具,优化差压铸造工艺参数,从而消除其铸造缺陷。实验结果表明:仿真结果与试制结果相吻合,采用该差压铸造工艺制得的铝合金舱门盖无缺陷,其力学性能显著提高,具有320³30 MPa的抗拉强度和5%330 MPa的抗拉强度和5%⁶%的伸长率。     

铝合金支座铸件的压差铸造工艺研究

通过对支座铸件浇注系统、冷铁和冒口的工艺研究和改进,实现了铸件的整体同时凝固和局部顺序凝固的理想效果;通过改进浇口的位置和大小,在加强补缩的同时又可减小内应力;通过提高保压压力,增加了压差浇注的补缩能力.消除了支座的裂纹和缩松缺陷,取得了较好的效果.     

基于机械振动的铝合金低压铸造工艺研究

研究了铝合金低压铸造凝固过程中机械振动频率和时间对ZL101铝合金组织、综合力学性能的影响。结果表明:机械振动使铝合金的组织更加均匀细化;机械振动频率和时间均能影响铸件的力学性能,且机械振动频率影响要大于机械振动时间。当机械振动频率为50 Hz、振动时间为60 s时,铸件的抗拉强度和伸长率最大,分别为224.8 MPa和3.9%;当机械振动时间为60 s时,振动频率从30 Hz提高到50 Hz,铸件的抗拉强度和伸长率分别提高了25.59%和20.0%。     

2D70铝合金铸态组织缺陷研究

2D70铝合金属于高强耐热铝合金,铸造难度较大,易产生气孔、疏松、夹渣等铸造缺陷。在不同温度铸造后,观察铸造温度对2D70铝合金内部组织的影响。通过低倍金相观察对半连续铸造生产的2D70铝合金铸态组织进行缺陷分析。找出最佳的铸造温度,以便优化铸造工艺,生产出更加优质的2D70铸锭。     

基于数学模型的Fe-C-M合金体系奥氏体化过程研究

采用计算机模拟软件研究了Fe-0.6C、Fe-0.6C-1Cr和Fe-0.6C-1Mn合金的奥氏体化过程。结果表明,合金奥氏体转化过程受C或微量元素扩散的影响。通过计算珠光体组织完全转化成奥氏体的时间,发现片层珠光体的奥氏体转化过程极快。     

基于数值模拟技术的大型变速箱壳压铸工艺设计

为进一步提高大型变速箱壳体的压铸工艺水平,运用数值模拟技术对变速箱壳压铸工艺中充型、凝固过程进行模拟,通过数值模拟结果结合实际铸件情况,对生产中可能出现的缺陷进行预测,对缺陷产生的类型、原因进行分析。最终通过改进内浇道、调整压射速度、开设溢流槽等措施,得到最优化工艺方案,达到了减少生产中缺陷发生,提高铸件品质的目的。