低应变速率下小孔径泡沫铝的压缩性能研究

以6061铝合金粉为原料,以Ti H2粉为发泡剂,研究了低应变速率下小孔径泡沫铝的压缩性能。结果表明:粉末冶金法制备的泡沫铝孔径小,孔结构均匀。随着压缩压力的增加,泡沫铝经历弹性变形、坍塌变形和致密化3个阶段。泡沫铝静态压缩应力-应变曲线呈弧线形,随着应变量的增加,不同孔隙率的泡沫铝的应力呈相同的变化趋势。泡沫铝的吸能能力与应变量成正比,与孔隙率成反比;而吸能效率和孔隙率成正比,随应变量增大先升高后降低。     

多孔泡沫铝的传热性能

根据多孔铝导热原理,利用泡沫铝导热系数测量装置,测定了一定尺寸、孔径孔隙率泡沫铝试样导热系数.研究发现:孔隙率是影响多孔铝导热性能的主要结构因素.随着孔隙率的增大,多孔铝的导热系数下降;孔径也对多孔铝的导热系数有着不容忽视的影响,在孔隙率不变的条件下,孔径增大导热系数增大.     

SiC颗粒自增粘熔体发泡法制备泡沫铝铸锭的组织及其特征分析

通过SiC颗粒自增粘熔体发泡法工艺制备得到泡沫铝基材料的铸锭;对制得的泡沫铝铸锭进行各个层面上不同部位的平均孔径和平均孔隙率的测定,得到了铸锭内部的孔隙率和孔径在铸锭径向和高度方向上的变化规律;并且讨论和研究了熔体未发泡区域的形成原因,得到了熔体直接发泡法制备泡沫材料时气孔的形成过程模型。     

泡沫铜有效热导率的有限元研究

以超声波辅助电沉积工艺制备得到的泡沫铜为研究对象,综合利用显微CT断层扫描技术和数字图像处理技术,实现了对泡沫铜结构的三维重构,进一步提出了一种能比较真实地反映泡沫铜三维结构特征的有限元简化模型。基于傅里叶热传导方程,利用有限元方法对泡沫铜的有效热导率进行有限元计算,建立了有效热导率与孔隙率之间的定量关系模型,并进一步研究了十四面体三棱柱单胞模型与热应力之间的关系。     

泡沫铝制备与其压缩性能研究

采用粉末致密化发泡（PCF）工艺制备了泡沫纯铝,对制备过程及影响孔结构的因素进行了分析.系统研究了压力、发泡温度、发泡时间、发泡剂含量和粒度对泡沫纯铝结构变化的影响规律,用自行设计的软件FoamScan对孔结构进行了描述.得出了试验条件下的优化工艺参数配置.进行了泡沫铝压缩性能测试,通过理论模型、性能测试数据作图对比的方法获得了孔隙率83%～87%泡沫纯铝的屈服强度表达式.确定了泡沫纯铝的制备工艺、结构、性能的相互关系.     

泡沫铜压缩屈服强度有限元计算方法

以超声波辅助电沉积工艺制备得到的泡沫铜为研究对象,利用X射线显微计算机断层扫描(computed tomography,micro-CT)技术和数字图像处理技术,实现了对泡沫铜结构的三维重构,并通过有限元软件建立了与电沉积泡沫铜的真实三维结构相一致的有限元简化模型—十四面体三棱柱模型。基于十四面体三棱柱模型,开展了对泡沫铜压缩屈服强度的有限元计算方法研究,深入探讨了十四面体三棱柱单胞模型引起的应力分布变化,建立了屈服强度与孔隙率之间的定量关系。通过对模型进行主动设计,提出了力学性能更为优异的十四面体圆柱模型,为3D打印制备高性能泡沫金属提供了模型参考。     

泡沫铝及其三明治结构累积叠轧制备

通过累积叠轧法制备泡沫铝.采用称重法研究泡沫铝孔隙结构,利用光学显微镜观察泡沫铝孔隙形貌.发现以TiH₂为发泡介质,当发泡温度660~680℃和发泡时间6~10 min时,利用累积叠轧法制备泡沫铝的孔隙结构特性最好.发泡温度和发泡时间的最佳值与发泡剂用量有关,TiH₂质量分数为1.5%,在670℃发泡8 min,泡沫铝的孔隙率可达到42%,孔径为0.43 mm.以制备的泡沫铝为夹芯,通过轧制复合制备了TC4钛合金/泡沫铝芯和1Cr18Ni9Ti不锈钢/泡沫铝芯三明治板.利用光学显微镜和能谱仪研究了三明治板的界面.面板与芯板间的化合反应形成了界面的反应层,界面实现了冶金结合.      

泡沫铝生产技术研究及其性能分析

泡沫铝是一种在铝基体中形成无数个气孔的多孔金属材料。本文通过研究得到直接发泡法生产泡沫铝的最佳工艺条件。并对实验所得的泡沫铝的密度、孔隙率、耐压强度以及不同频率下的吸音率进行了检测与分析。     

泡沫铝制备工艺的试验研究

用TiH_2作发泡剂,采用粉末冶金工艺研制出了孔隙率达60％以上,密度在0.9g/cm~3以下的泡沫铝金属材料。试验结果表明:采用本工艺可制备各种形状和规格的泡沫铝,其孔径大小、分布和孔隙度可调控。这种方法制备的泡沫铝具有较好的机械阻尼、吸能减震、吸声隔声和电磁屏蔽性能。     

含微小封闭空洞的泡沫铝

含微小封闭空洞的泡沫铝，它涉及一种含封闭型微孔的泡沫铝。该泡沫铝是在铝材料的基体内铸有空心体。该泡沫铝以空心体的空心作为泡沫金属的空孔，对基体的合金无选择，其孔隙率可达30％-60％。该含微小封闭空洞的泡沫铝具有高比强、阻尼减震、隔音、能量吸收等功能，并具有成本低、强度高、气孔大小易控制的优点。     

基于数字图像相关技术的泡沫铝复合结构的弯曲行为研究

为了研究泡沫销夹芯板复合结构在三点弯曲过程中的变形行为,采用粉末冶金工艺制备得到芯部和面板形成良好冶金结合的泡沫铝夹芯板结构,并使用数字图像相关(DIC)技术来观察弯曲过程中泡沫铝夹芯板的应变分布特点.采用相同可发泡预制体制备的泡沫铝夹芯板,芯层的厚度越大,芯部泡沫铝的孔隙率越高,夹芯板的弯曲强度越低,并且断裂挠度也越...     

熔体发泡法制备泡沫鋁的缺陷分析

以TiH2作发泡剂，采用熔体发泡法通过控制发泡温度、保温时间、搅拌速度、冷却方式及各种添加剂含量，成功制备出孔结构基本均匀，孔隙率为60％～85％、平均孔径〈3mm泡沫铝样品。重点分析了泡沫铝制备过程中对孔结构稳定性和均匀性影响因素，针对泡沫铝常见缺陷（缩孔、裂纹、局部大孔），出现的原因提出改进措施。     

创意材料——泡沫铝

正泡沫铝是一种由铝或铝合金基体与气孔复合而成的新型轻质功能-结构一体化材料。这种特殊结构决定了其轻质性、高孔隙率、高比表面积等特点,由此获得许多致密金属所不具有的优良特性,如很强的能量吸收性、抗冲击性、高比强度、电磁屏蔽、吸声性能、高阻尼性、低热导率、低电导率等。泡沫铝的性能主要取决于孔隙率、孔径、通孔率、孔结构类型、比表面积等孔结构参数及金属基体。     

泡沫铝粉末冶金制备工艺研究

泡沫铝是铝基金属材料在发泡剂释放出的大量气泡作用下形成多孔隙结构的新型复合材料。由于其高孔隙率、低密度的独特结构特点,使泡沫铝拥有传统材料难以比拟的功能特性,比如:良好的减振、隔音、抗冲击、吸能及电磁屏蔽等,因而被作为结构、功能一体化材料,广泛地应用于建筑、交通、国防、航运、航天等众多领域,同时,有关泡沫铝制备工艺的相关研究也成为冶金领域研究的重要课题之一。为此,本文基于粉末冶金法,在对泡沫铝粉末冶金制备工艺进行分析的基础上,在泡沫铝发泡试验中采用工艺参数控制方法,研究了发泡剂、发泡温度、发泡时间及添加剂等因素对泡沫铝发泡行为及其制品性能的影响。     

粉末冶金泡沫铝制备相关参数研究

在粉末冶金发泡法制备泡沫铝的基础上,研究发泡剂、发泡温度等参数对泡沫铝制备的影响。结果表明,Ti H2的分解峰值温度与铝的熔点十分接近,为640℃,其分解的气体体积是相同质量Ca CO3的30倍,是一种制备高孔隙泡沫铝较好的发泡剂;通过比较研究,发现铝发泡的合适温度为700~750℃,发泡时间宜选择在900 s左右;铝粉表面氧化膜对泡沫铝产生影响,氧化膜质量分数在9.8%左右时,孔隙率达到最大值77%,在氧化膜质量分数为8.2%左右时,孔径最不均匀。     

生物医用开孔泡沫锌的制备及力学性能

采用自制的真空渗流铸造装置制备开孔泡沫锌材料。运用压缩测试研究了孔隙参数对其压缩性能的影响。结果表明,开孔泡沫锌孔的形状呈近球形,孔洞相互连通为开孔结构,孔隙结构三维连接良好,与人骨松质骨的孔隙率和孔隙结构匹配程度较高。开孔泡沫锌准静态压缩性能的主要影响因素为材料的孔隙率。随着孔隙率的增加,材料的弹性模量、抗压强度均降低,应力平台延长。所制备的开孔泡沫锌材料的抗压强度高于人骨松质骨的抗压强度,弹性模量与人骨松质骨的弹性模量相匹配,满足移植材料的要求。     

闭孔胞状泡沫铝的单向压缩力学性能和吸能能力

通过不同孔隙度闭孔胞状泡沫铝的准静态压缩试验,研究泡沫铝孔隙度对其力学性能和吸能能力的影响。闭孔胞状泡沫铝单轴压缩应力应变曲线呈现明显的3个阶段:线性变形、平台阶段、致密化阶段;在单向压缩情况下,泡沫铝的压缩强度、吸能能力随着孔隙度的增大而减小;采用Gibson-Ashby的模型分析闭孔胞状泡沫铝的压缩屈服强度,并提出泡沫铝吸能能力公式,为工程应用提供理论支持。     

闭孔泡沫铝准静态压缩试验的有限元仿真

根据泡沫铝孔洞的结构特点,建立了单一孔十八面体力学框架模型,进而组建泡沫铝力学矩阵模型.通过有限元分析软件对其进行纵向加载准静态模拟仿真试验,得到了力学矩阵模型的应力分布图、位移与变形分布图以及应力-应变曲线.将仿真试验得到的应力-应变曲线分为4个阶段,分析了各阶段的产生过程和力学原理,得到泡沫铝纵向准静态压缩时的力学...     

前驱体合金化方式对粉末冶金泡沫铝孔结构的影响

以Al Si11合金为对象,选取了预合金化的粉末和元素混合粉末作为前驱体的原料,以Ti H2粉末为发泡剂,采用粉末冷等静压、真空热除气、热挤压成形等工艺制备前驱体、再次加热发泡成型的方法制备了不同时间状态的一系列泡沫铝试样;对系列试样的孔隙率、孔径及其分布、孔形貌等参数的演变规律进行了对比研究;对孔壁微观组织进行了金相表征。结果表明,预合金粉前驱体制备的泡沫铝试样的最大孔隙率为72%,平均孔径为0.59~3.38 mm,孔径分布不均匀;气孔演化过程经历了气孔形核、气孔长大和快速合并阶段,发泡后期出现严重排液现象。元素混合粉前驱体制备的泡沫铝试样的最大孔隙率为84%,平均孔径为0.58~1.99 mm,孔径分布较为均匀;气孔经历了形核、快速合并长大和气孔缓速合并3个阶段。二者相比,元素混合粉前驱体的可发泡性更好、气孔稳定性更好;结合组织分析可知,前驱体中AlSi组织特征(尤其是界面形态)的差异从本质上决定了合金的熔化和凝固行为,进而对气孔形核和演化产生了较大的影响。     

CFRP?泡沫铝夹芯结构控制臂优化设计

为满足控制臂的轻量化设计需求,提出了一种采用碳纤维复合材料（CFRP）?泡沫铝夹芯结构的汽车悬架控制臂,并对CFRP面板进行结构优化设计。通过泡沫铝准静态压缩试验验证了泡沫铝六面体胞孔模型的准确性,利用CFRP力学性能试验获得了碳纤维复合材料的性能参数,设计一种由CFRP?泡沫铝夹芯结构本体和铝合金连接件组成的悬架控制臂,控制臂本体与连接件之间采用胶?螺混合连接。在此基础上,建立CFRP?泡沫铝夹芯结构控制臂有限元模型,利用多层次优化方法对CFRP面板进行铺层优化。结果表明,相较于钢制控制臂,优化后夹芯结构控制臂的质量减少了26%,同时强度、刚度和模态性能都有所改善。