熔体发泡法制备泡沫铝过程中无泡层的形成与控制

对熔体发泡法制备泡沫铝过程中无泡层的形成与控制进行研究,考察熔体中加入金属镁后的表面张力以及镁的加入对无泡层厚度的影响,结果表明：泡沫铝制备过程中无泡层的形成分为3个阶段,第一阶段为发泡初期短时间内形成,在这个过程中,气泡向上运动,部分液体残留在底部形成无泡层;第二阶段和第三阶段为气泡长大过程,由于液膜液体与Plateau边界处处存在压力差,促使液膜处的液体流向Plateau边界处,最后通过Plateau通道流向底部形成无泡层;向加入3%Ca（质量分数）的纯铝熔体中再加入0.5%Mg后,熔体的表面张力显著降低,泡沫体中无泡层的厚度得到很好的控制。     

泡沫铝气泡长大动力学

利用海岛模型导出金属流体中气泡长大的连续性方程、运动方程和扩散质量守恒方程,与气泡表面的质量守恒、西华特定律和理想气体状态方程构成气泡长大动力学方程组,在确定粘度、扩散系数和表面张力以及忽略部分惯性力的基础上,对动力学方程组进行了求解,得到金属流体中气泡长大动力学方程,可用于描述泡沫铝气泡长大过程中时间、温度、第二相质量分数及压强各参数对气泡半径变化的影响,是金属流体中气泡演变过程动力学的首次理论描述。     

闭孔泡沫铝材料制备过程中气泡的形成与演化

以熔体直接发泡法制备闭孔泡沫铝材实验为基础,通过获得不同实验阶段的泡沫铝样品,以及对实验样品切面或断面进行观察和分析,描述了在熔体发泡法制造泡沫铝过程中TiH2加入熔体后的分解过程,原始气泡的形成方式以及产生的气泡和未分解TiH2的存在状态;解释了气泡进一步长大的原因和未分解的TiH2如何释放气体;表述了气泡的合并和无泡层的形成.结果表明:未分解的TiH2颗粒粘附在熔体内形成的较小气泡表面,即气/液相界面上;在恒温发泡过程中气泡壁上吸附的尚未分解的TiH2颗粒进一步分解并向气泡内释放气体,使气泡长大;相邻气泡壁上的TiH2局部浓度较高并集中释放气体,导致气泡壁破裂及气泡间的合并.     

泡沫铝两步法制备工艺用新型发泡剂的热分解行为

研究一种适于两步法制备泡沫铝工艺用新型发泡剂的热分解行为,分析其分解过程中的动力学与热力学特征,以及发泡气体与熔体之间可能存在的反应。研究表明:该新型发泡剂具有分解温度范围宽、分解过程缓慢的特点;其在熔体中的发泡过程主要受化学反应控制;新型发泡剂所释放的氧化性气体与熔体发生反应,在气泡表面所形成的连续氧化膜,对稳定气泡形貌、减缓气泡的合并和长大有重要作用;该新型发泡剂在两步发泡法制备泡沫铝过程中表现出前期损耗率低、后期发泡效率高的优异性能。     

SiC颗粒增强复合泡沫铝的性能研究

在加入粒径为0.5μm的Si C颗粒制备出复合泡沫铝的基础上,研究了Si C颗粒对熔体粘度、孔结构及力学性能的影响。结果表明:Si C颗粒对熔体粘度、孔结构都有重要影响,Si C颗粒增强粉末冶金泡沫铝的压缩应力-应变曲线与其他多孔泡沫金属相似;该试样的屈服强度随Si C颗粒含量的升高而增大。     

小孔径泡沫铝的制备及压缩性能研究

在常规熔体发泡法基础上,采用添加0.5%Mg(质量分数,下同)以降低表面张力;发泡剂400 ℃,6 h+500℃,1 h氧化预处理以协调发泡剂分散均匀性与发泡过程关系;发泡搅拌60s以破碎初始气泡等措施,成功制备出了平均孔径1.3 mm、孔隙率70.5%、结构均匀的小孔径泡沫铝.泡沫铝及Al-9Si泡沫的压缩性能分析表明,随平均孔径减小,泡沫铝的屈服强度、致密化应变和能量吸收能力均明显提高,泡沫铝压缩性能随孔径减小而提高,与泡沫铝的孔结构因素及孔结构均匀性有关.     

Ca增粘熔体发泡法制备闭孔泡沫铝的研究

研究了熔体发泡法制备闭孔泡沫铝过程中,金属钙对熔体的增粘机理以及不同钙加入量对闭孔泡沫铝孔隙率的影响。发现加入金属Ca并搅拌均匀后,主要生成金属间化合物CaAl4和CaAl2,在熔体中弥散存在,且CaAl4熔点(697℃)高于制备泡沫铝的试验温度(680℃),处于半熔化状态,因此增加了铝熔体粘度。试验近一步证实,纯铝中金属钙的加入量对闭孔泡沫铝孔隙率有很大影响,当加入量为2.5%制备所得的泡沫铝的孔隙率最高。     

粉煤灰增粘制备泡沫铝的研究

熔体发泡法是在熔融金属中加发泡剂,搅拌均匀后加热使发泡剂分解产生气体,气体膨胀使金属液体发泡,冷却后即得泡沫固体。在研究中,采用添加氧化物颗粒即粉煤灰来增加熔体粘度。在XRD下观察,粉煤灰中还有大量石英和莫来石,是一种很好的硬质陶瓷颗粒。为了提高粉煤灰与铝的润湿性,采用铝硅合金并加入少量的钙来降低铝液表面张力,使粉煤灰加入更加容易。进行压缩检测发现,孔径接近的泡沫铝的能量吸收效果与密度成正比。     

再生铝熔体旋转喷吹净化水模拟的研究

采用水模拟方法,从转子旋转速度、进气量等方面对铝熔体旋转喷吹净化过程的流场进行分析。结果表明:高转速能够获得较小的气泡和较好的气泡分布,但其值过高容易产生漩涡。在低转速下精炼,进气量的增大会产生气泡合并现象。     

粉末冶金法制备泡沫铝时增粘过程的基础研究

在研究粉末冶金法制备泡沫铝过程中,在铝硅合金粉末中加钙增粘,提高了泡沫铝熔体的稳定性与孔结构的均匀性.论述了加钙增粘的机理及不同加钙量对泡沫铝孔隙率、孔结构的影响.经对发泡过程的动态观测,证明熔体粘度对泡沫体稳定性的影响是至关重要的.试验结果表明:在采取严格的气体保护措施条件下,加钙量在2%～2.5%时,可获得较低密度且孔径均匀的泡沫铝材料.     

穿孔法改进泡沫铝的吸声性能

利用熔体发泡技术制备不同孔径和气孔率的泡沫铝,对不同气孔率的原始状态泡沫铝以及孔径为1.1 mm的穿孔泡沫铝的吸声性能进行研究。结果表明:未设置背腔时,原始状态泡沫铝的吸声性能不高,设置背腔后,由于泡沫铝中所含通透结构的作用,泡沫铝的吸声性能明显提高;穿孔泡沫铝的穿孔率在0.5%～1.0%范围,设置60～80 mm背腔时可使降噪系数超过0.42,比原始状态泡沫铝不设置背腔时的降噪系数高2倍左右;穿孔泡沫铝设置背腔后的吸声特性符合Helmholtz共振吸声的规律,但受到穿孔结构、泡沫铝原本存在的缺陷组成的通透结构和气泡孔在穿孔过程中被打开的小开口等因素的影响。     

粉末冶金法制备泡沫铝材料发泡过程中孔形态的演变

对采用粉末冶金法制备泡沫铝材料进行研究.详细讨论了发泡时间对泡沫铝密度、孔隙率的影响,描述了发泡过程孔结构的演变过程,并对发泡机理进行分析.在发泡过程中,氢气压力作为膨胀动力,在开始阶段,压力随着时间的增加而增大,气泡长大;达到一定值后,由于气泡过度生长而发生破裂,形成塌缩.     

陶瓷颗粒与熔体合金增粘制备泡沫铝的研究

在熔体发泡法制备泡沫铝的过程中,研究了陶瓷颗粒与熔体合金元素共同增粘对泡沫铝孔结构、孔隙率和力学性能的影响。运用SEM、EDS等技术,对不同增粘制备的泡沫铝的胞壁微观组织进行检测。分析了新相对泡沫铝孔结构和孔隙率的影响。在相同加载速度下,对泡沫铝样品做了准静态压缩试验,分析了不同增粘泡沫铝的力学性能。结果表明:氧化钙与单质钙共同增粘可制备出气孔分布均匀、孔隙率较高的泡沫铝。泡沫铝胞壁中的金属间化合物在气孔合并、长大过程中,对气孔保持规则的泡孔结构、增加孔隙率具有重要作用。采用共同增粘制备的泡沫铝不仅具有单质钙增粘的高能量吸收性能,还具有氧化钙增粘的较高屈服强度。     

熔体热经历对快凝铝铁基合金中相形成的影响机制

作者提出了包含几种不同性质微观不均匀区的合金熔体物理模型，认为合金熔体中同时存在着不可逆类固型原子团簇、可逆类固型原子团簇、可逆类液型原子团簇的不均匀现象。有效地解释了熔体热经历对快凝铝铁基合金中相形成的影响机制，以及长期以来不易理解的、加热过程中熔体的运动粘度比冷却过程中熔体的运动粘度为小的现象。     

泡沫铝表面Ni-W共沉积及性能研究

目的 进一步提高泡沫铝材料的强度及耐蚀特性,同时明确金属涂覆泡沫铝材料的综合耗能指标。方法 对泡沫铝表面预镀镍层后,在硫酸盐体系下,利用脉冲电镀进行镍钨合金共沉积。通过准静态压缩测试及扫描电镜分析,得到泡沫铝、预镀镍泡沫铝及镍钨共沉积泡沫铝材料的特征曲线及变形模式,综合分析材料的增强机理及综合耗能指标。采用电化学测试对比分析材料耐蚀特性。结果 泡沫铝表面共沉积镍钨合金层后,其峰值应力比镀镍泡沫铝平均提高了10%,较基体泡沫铝平均提高了约45%。强度提高来源于变形过程中包覆金属的支撑及铝基体-镍镀层界面处的拉伸撕裂。镍钨合金共沉积使泡沫铝的能量吸收增加38%,吸能效率有所提升,且其自腐蚀电位较镀镍泡沫铝及基体泡沫铝明显正移,腐蚀倾向及腐蚀速率降低。结论 泡沫铝表面镍钨合金共沉积使其强度、耐蚀性较镀镍泡沫铝进一步提高。由于特征曲线及变形模式的改变,镍钨共沉积泡沫铝的耗能特性提升明显。     

微量TiC、TiB2引起铝熔体粘度的突变现象

研究了TiC、TiB2两种钛化物对纯铝及亚共晶Al 6 5%Si合金熔体粘度的影响。结果表明,加入少量Al 5Ti 1B或Al 3Ti 0 15C中间合金的铝熔体,其粘度大幅度增加。如在工业纯铝中加入0 3%的Al 5Ti 1B后,其粘度增加了31 83%;在Al 6 5%Si合金熔体中加入0 5%的Al 3Ti 0 15C后,其粘度增加了59 51%。因此,熔体中引入固相粒子是引起熔体粘度增加的原因之一,并在此基础上进行了机理探讨。     

熔渣发泡幅度的理论模型

讨论熔渣发泡现象的实质,建立泡沫渣发泡幅度的理论模型,并结合实验数据讨论了模型参数。结果表明;发泡幅度随熔渣粘度增大及表面张力的减小而增大,渣中悬浮的固相粒子对泡沫稳定有着特殊贡献。     

吹气发泡工艺中Ca对颗粒分散和泡沫稳定性的影响

研究加入Ca元素对吹气法制备泡沫铝工艺中颗粒分散程度和泡沫稳定性的影响,考察加入质量分数为1%的Ca后A356铝合金熔体中陶瓷颗粒团聚尺寸、临界吹气深度、泡壁厚度和Al2O3颗粒在气泡界面处浸润角的变化。结果表明:加入Ca使熔体中颗粒团聚尺寸减小,令微小颗粒的分散变得容易,但使临界吹气深度增加,不利于泡沫的稳定;吹气法工艺中,Al2O3颗粒在气泡界面处的浸润角约为65°,小于理想值90°,加入Ca使颗粒的浸润性进一步远离理想值,因此,尽管加入Ca使颗粒团聚尺寸减小,但同时增大壁厚,泡沫的稳定性依然变差。     

添加钙对熔融铝发泡性的影响

用发泡技术生产多孔铝的新方法得到了发展。在该方法中,在粘度增大阶段之前将加入Ca的熔融铝进行搅拌以便使氧化膜向熔体中分散。添加Ca大大缩短了粘度增大的时间,因为加快了熔融铝的氧化。添加Ca的另一个优点是用旋转方法能将发泡剂既容易而又快地混合在熔体中。这个方法还能减少价格昂贵的发泡剂的需要量如TiH_2和ZrH_2的需要量,可使用价格便宜的发泡剂,如火山灰(shirasu)。为了增大熔体粘度和混合发泡剂只需大约0.4％Ca,发泡熔体的最佳粘度约为8.9×10~(-3)帕·秒。     

海外文献速报

20110201门井浩太,中江秀雄.制造泡沫铝时的气泡稳定性与粒子特性的关系.铸造工学,2010,82(3):149-156.泡沫铝由于具有超轻量、高比强度、高冲击吸收特性、优异的绝热性能而受到高度重视,发展前景良好。泡沫铝的力学性能取决于内部气泡的形状、直径、均匀性及膜厚等因素,制造过