开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金制备及高温力学性能

为了满足航空航天领域对高熔点开孔泡沫金属的迫切需求,针对现有开孔泡沫金属熔点低、强度和抗氧化性能差,以及孔隙率低、孔径结构分布不均匀等难题,以三维网状开孔泡沫Ni为基体,采用固体粉末包埋结合高温固相扩散工艺,制备出一种孔隙率达到95%三维网状开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金。利用扫描电镜(SEM/EDS)对开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金化前后的组织形貌和元素扩散进行分析,进一步了解扩散过程中Ni-Cr-Fe骨架形成与元素扩散之间的规律,并且对合金化后泡沫合金的微观形貌及结构进行表征。同时,研究了800℃和1000℃条件下开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金的准静态压缩性能和能量吸收性能。结果表明:随着高温固相扩散时间的延长,网丝骨架中Cr、Fe、Ni元素浓度梯度明显平缓,(1200℃,48 h)均匀化热处理后,网丝骨架中Cr、Fe、Ni 3种元素发生了充分的互扩散,达到合金成分均匀化。并且,开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金保持着初始泡沫Ni基体的三维网状及骨架中空结构。同时,高温压缩时开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金具有典型韧性金属泡沫的变形特性,其压缩强度随着泡沫合金中Cr、Fe含量的增加而明显增大,而能量吸收性能表现出先增加后降低的趋势。     

Ce含量对Ce/Cr涂层开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金力学性能的影响（英文）

采用固体粉末包埋工艺将Ce/Cr涂层均匀分布在开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金表面。利用静态压缩试验对Ce/Cr涂层改性Ni-Cr-Fe泡沫合金的力学性能进行研究。同时,对静态压缩条件下Ce/Cr涂层Ni-Cr-Fe泡沫合金的变形和破坏机制进行讨论。研究结果表明:添加不同含量的Ce O2粉对Ce/Cr涂层泡沫合金力学性能产生较大影响。虽然与初始Ni-Cr-Fe泡沫合金相比密度增加,但是Ce/Cr涂层泡沫合金的屈服强度和能量吸收性能明显提高。尤其2%Ce/Cr(质量分数)涂层泡沫合金的能量吸收性能为初始Ni-Cr-Fe泡沫合金的1.9倍。此外,Ce/Cr涂层泡沫合金的力学性能随着应变速率的增加而增加。扫描电子显微镜(SEM)观察显示变形和开裂是Ce/Cr涂层泡沫合金主要的变形行为。     

浸渍法制备泡沫铝的显微组织和力学性能(英文)

利用聚合物泡沫采用压力浸渗铸造工艺制备开孔泡沫铝。所制备的泡沫铝能够很好地复制聚合物泡沫的几何尺寸。开孔泡沫铝的强度比闭孔泡沫铝的低很多,从而得到更多的应用。添加陶瓷颗粒可以改善泡沫铝的力学性能。本研究中,向 AC3A 铝合金中添加 SiC 颗粒得到复合材料泡沫。在复合材料泡沫中,SiC 颗粒嵌入在合金基体中及孔筋表面。高体积分数的陶瓷颗粒使合金泡沫铝的压缩强度、能量吸收、显微硬度增大。这些性能的改善归结为于泡沫铝的结构改变以及 SiC 颗粒存在于结点和孔筋处而引起的强度增加。     

梯度孔结构泡沫镍铬合金滤管的制备及性能

以聚氨酯泡沫为前驱体,使用气雾化Ni-20Cr粉末为原料配制水基浆料,采用有机泡沫浸渍工艺制备了具有梯度孔结构的泡沫Ni-20Cr合金滤管。研究了不同烧结温度和装填方式对泡沫金属滤管烧结效果及力学性能的影响,并测试了烧结后泡沫滤管的力学性能和透气性能。结果表明:泡沫素坯经低温预烧+高温烧结的两步烧结工艺后可得到收缩均匀的泡沫合金滤管,孔筋结构均匀、无堵孔且复合界面结合良好。其室温压缩屈服强度大于3 MPa,且随着挂浆量的增加其屈服强度可达4.43 MPa;由于泡沫合金滤管高的孔隙率和大的孔径,且孔结构呈梯度变化,其在气体流量相同的情况下压差明显小于传统粉末冶金烧结多孔管。     

稀土改性Cr涂层对开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金组织结构及高温氧化性能的影响

为了提高三维网状开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金的高温氧化性能,本文采用固体粉末包埋工艺在开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金表面分别制备Y-Cr和Ce-Cr涂层,再将涂层加热到900℃和1000℃进行120h高温静态氧化试验。利用扫描电镜、X射线衍射仪对两种涂层改性Ni-Cr-Fe泡沫合金的微观组织结构和氧化产物的形貌、成分和相组成进行对比分析。结果表明：Ce-Cr涂层改性开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金组织均匀致密、涂层表面晶粒明显细化,且涂层与基体界面结合紧密。同时,Ce-Cr涂层改性泡沫合金的抗高温氧化性能优于Y-Cr涂层,氧化动力学曲线符合抛物线氧化规律。这主要由于其表面生成了均匀致密的Cr2O3氧化膜;涂层与基体之间形成了由Ni-Cr-Fe,[Fe,Ni]相构成的过渡层,使基体与涂层冶金结合,从而加强了涂层与基体的结合力。     

应变率对泡沫Al-Mg合金压缩性能的影响

在应变率分别为10^-3s^-1,600s^-1和1600s^-1条件下对开孔泡沫Al-Mg合金进行了压缩试验，测量了不同应变率下材料的压缩应力．应变(σ-ε)曲线，研究了应变率的变化对这种Al合金泡沫的压缩性能和吸能性的影响。试验结果表明：这种开孔结构的泡沫Al-Mg合金具有明显的应变率效应，随应变率的提高，其屈服强度和流动应力升高；因此，与静态下相比，动态压缩下的吸能性上升，而对应的应力也随之提高。     

高温固相扩散处理对开孔泡沫Fe-Ni力学性能的影响

采用高温固相扩散处理对开孔泡沫Fe-Ni进行合金化,研究了不同处理温度,不同保温时间对泡沫Fe-Ni压缩性能及能量吸收特性的影响。采用扫描电镜(SEM)对合金化后的泡沫Fe-Ni进行形貌观察,并利用线扫描分析合金化前后两种元素的扩散情况;对合金化前后的泡沫Fe-Ni进行了纳米压痕试验和准静态压缩试验,研究了泡沫Fe-Ni网丝硬度、准静态压缩力学行为及其吸能性。结果表明:经高温固相扩散处理后,泡沫Fe和Ni镀层界面上发生了Fe-Ni的互扩散,形成(Fe,Ni)无限固溶体结构;随着温度升高,保温时间增长,Fe、Ni元素分布更趋于均匀化,泡沫Fe-Ni网丝平均纳米硬度值更高。1200℃高温固相扩散2h后泡沫Fe-Ni平台区应力值增加,平台区长度增加。泡沫Fe-Ni吸能能力整体趋势随应变的增加而线性增大。其中,1200℃高温固相扩散保温2h,泡沫Fe-Ni能量吸收值比合金化前提高了31.9%。     

热处理对泡沫铝合金力学性能及吸能性的影响

研究了热处理(T6强化处理及纯时效硬化处理)对渗流法生产的3种开孔泡沫铝合金在动态(~2.1×103s-1)和准静态(1.0×10-3s-1)下的压缩力学性能及能量吸收特性的影响。分别在MTS810材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)上对3种泡沫铝合金材料进行了准静态及动态压缩实验。实验结果表明:与制备态相比,经时效硬化处理及T6强化处理的泡沫Al-Mg-Si合金和泡沫Al-Cu-Mg合金的动、静态压缩强度提高、平台区缩短,在一定应变下单位体积吸收的能量提高,而且均表现出对应变率的敏感性。而热处理对泡沫Al-Mg合金的动、静态压缩性能均没有影响,表明热处理对泡沫金属的作用与构成泡沫的基体金属关系密切,但与对应的实体金属的情况不同。须注意的是泡沫Al-Mg-Si合金和泡沫Al-Cu-Mg合金的纯时效硬化处理,也可以在一定程度上提高其压缩强度及吸能能力,与T6强化处理相比不需要固溶处理,不仅可以降低热处理成本,而且还避免了在水中淬火时对泡孔结构的破坏。实验结果还表明,泡沫Al-Cu-Mg合金的应变率敏感性受热处理路线的影响,而泡沫Al-Mg-Si合金的却不受影响。由于不同合金经相同热处理后会产生不同的沉淀硬化相甚至没有硬化相,因此,可以得出热处理对泡沫金属性能的影响主要取决于制备泡沫的基体金属。     

热处理对开孔泡沫Al-Cu-Mg合金力学性能及吸能性的影响

利用MTS810材料试验机及分离式Hopkinson压杆进行了准静态(1.0×10-3s-1)及动态(~2.0×103s-1)压缩试验,分别研究了热处理(T6强化处理和纯时效硬化)对渗流法生产的开孔泡沫A l-Cu-Mg合金准静态及动态压缩性能及吸能性的影响。结果表明,与制备态(F)相比,经纯时效硬化处理(A)及T6强化处理的泡沫A l-Cu-Mg合金的动态及静态压缩强度提高、平台区缩短,在一定应变下单位体积吸收的能量提高,而且均表现出对应变率的敏感性。纯时效硬化处理与T6强化处理相比不需要固溶处理,不仅具有经济上的利益,而且还避免了在水中淬火时对泡孔结构的破坏。     

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。