粉体发泡法泡沫铝制备工艺及性能的研究

本文研究一种新的泡沫铝制备方法———粉体发泡法。其工艺原理为 :混合铝粉与一种发泡剂粉末 (TiH2 ) ,在一定温度下轴向压缩得到具有气密结构的预制品 ,加热预制品使发泡剂分解释放出气体迫使预制品膨胀得到泡沫铝。混合、压制和发泡是粉体发泡法的三个重要环节。本论文详细研究了各个工艺过程 ,确定了其在试验条件下的最佳工艺参数值。混合速度 2 5 0r/min ,混合时间大于 6h可以保证得到混合均匀的粉末混合物。压力 130～ 15 0MPa ,压制混合 40 0℃～ 45 0℃时可以得到具有气密结构的预制品。同时调整发泡工艺中的参数发泡剂用量 (1%左右 )、发泡温度 (6 0 0℃～ 72 0 0℃ )、发泡时间 (3～ 15min)可以得到不同孔结构的泡沫铝。泡沫铝的吸能能力和其压缩性能紧密相连。在其压缩应力应变曲线上有很长的一段平台区 ,显示出较大的吸能能力。其吸能能力受孔隙率的影响 ,随孔隙率呈非单调变化 ,在某一孔隙率下具有最大的吸能能力。吸能效率随应变的增加先增大后减小 ,在应变 0 .1～ 0 .3之间存在一个峰值。研究了闭孔泡沫铝的导热性能 ,结果表明泡沫铝的导热性能低于实体铝 ,其导热性能不仅与孔隙率有很大的关系 ,而且其它孔结构及其宏观结构的影响也是不容忽视的     

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.     

粉煤灰漂珠颗粒增强泡沫铝基复合材料的制备与研究

利用熔体发泡法制得粉煤灰漂珠颗粒增强泡沫铝基复合材料.正交试验结果表明各影响因素对粉煤灰漂珠颗粒增强泡沫铝基复合材料孔隙率影响程度由大到小依次为:发泡时间、发泡温度和发泡剂含量.粉煤灰漂珠颗粒增强泡沫铝基复合材料的最佳制备工艺参数为:发泡时间12 min,发泡温度800℃,发泡剂含量3％.准静态压缩试验表明,粉煤灰漂珠颗粒增强泡沫铝基复合材料的应力-应变曲线可分为弹性应变区、屈服平台区和致密压实区3个区域.     

基于发泡剂预处理的两步法泡沫铝制备工艺研究

研究了基于发泡剂预处理的两步法泡沫铝制备工艺,即获得可发泡的预制品,发泡剂在熔体中分散和重新升温发泡,发泡剂分解释气.通过在发泡剂表面涂敷铝溶胶,推迟分解释气时间(4 min左右),实现了将发泡剂在熔体中的分散和分解发泡分开的目的.研究了各阶段工艺参数对发泡效果的影响规律,分析确定了试验条件下的最佳工艺参数值.结果表明,经缓释处理的发泡剂用量为2%、混合搅拌时间为3 min时,可得到质量较好的泡沫铝预制品.     

半固态法泡沫铝材料制备工艺研究

采用半固态法制备泡沫铝,并对制备工艺进行了初步探索。研究了熔体浇注温度、发泡剂TiH_2添加量对Al-Si合金熔体发泡孔隙率和平均孔径的影响。研究表明,利用Al-Si合金在半固态区的自增粘作用,可以得到孔隙率为20%~50%、孔径为2~4 mm的泡沫铝;浇注温度在650~670℃时,随浇注温度的升高,Al-Si合金泡沫铝试样孔隙率增加,更高的浇注温度使孔隙率减少;发泡剂TiH_2添加量在1%~3%时,随发泡剂添加量的增加,孔隙率和孔径均增加,发泡剂过多反而使孔隙率和孔径减小。浇注温度为670℃、TiH_2添加量3%时,Al-Si熔体发泡效果最优,孔隙率可达48%。     

闭孔泡沫Zn-22Al在单轴准静态加载下的压缩行为(英文)

通过使用氢化物发泡剂,采用熔体发泡法制备闭孔泡沫Zn-Al合金,在准静态条件下研究其压缩性能。在压缩试样过程中,分析发泡材料的结构,并研究其形态和压缩性能之间的关系。结果表明,应力-应变行为具有典型的闭孔泡沫金属和脆性泡沫金属的特征;在平稳阶段的控制变形机制是脆性破碎;泡沫Zn-22Al合金的抗压强度得到了显著提高,其压缩性能符合Gibson-Ashby模型     

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。     

泡沫铝预制品制备工艺的研究

粉末实体发泡法泡沫铝制备工艺包括混合、压制和发泡三个过程。本文对其压制工艺进行了详细研究。试验表明压制温度和压力是压制工艺的两个最重要的工艺参数，同时升温与加压可以保证得到具有气密结构的预制品。根据正交试验，得到试验条件下的压制工艺参数：压力约为130Mp-150Mp，压制温度为400℃-450℃。     

采用新型发泡剂制备泡沫铝

研究了一种在泡沫铝制备过程中可替代TiH2及ZrH2类发泡剂的新型发泡粉末的热分解行为,探讨该新型发泡剂加入量及发泡温度等因素对泡沫铝孔隙率的影响。研究表明:该新型发泡材料具有分解温度范围宽及分解过程缓慢的特点。当采用该发泡剂时,泡沫铝制备过程无需额外加入金属Ca类增粘剂;随发泡温度的升高,泡沫铝的孔隙率先升高后下降;随发泡剂量的增多,发泡体中的无泡层逐渐减少,当发泡剂的加入量在1.40%以上时,发泡体中的无泡层消失;在发泡温度740℃、发泡剂加入量1.40%~2.20%、搅拌时间3min、保温发泡时间5min的条件下,可以制备出孔径2~5mm,孔隙率60%~80%,孔隙基本均匀且无实心体的泡沫铝。     

粉末冶金法制备SiC_p/2024Al泡沫复合材料的表征(英文)

为了丰富泡沫材料制备工艺、推动其快速发展与广泛应用,以CaCO3为发泡剂采用粉末冶金法制备SiCp/2024Al泡沫复合材料。采用SEM和Magiscan-2A图像分析仪研究了CaCO3发泡剂和SiC颗粒的含量对发泡行为的影响,并且通过Gleeble 1500热模拟机分析了SiC颗粒的含量对压缩性能的影响。结果表明:随着发泡剂的增多,孔隙率和孔径先增加后减小。随着增强体含量的增加,孔隙率和孔径都减小。压缩曲线揭示加入增强体可以改善压缩屈服强度和吸能能力。SiCp/2024Al泡沫复合材料显示为脆性泡沫材料。     

搅拌摩擦加工制备的闭孔泡沫铝的组织及性能

为避免传统方法制备大面积闭孔泡沫铝工艺过程的局限性，采用搅拌摩擦加工技术结合加热工艺制备闭孔泡沫铝复合材料。采用有限元软件对搅拌摩擦加工制备预制体过程的温度场进行了模拟仿真，研究了制备工艺参数对泡沫铝预制体质量的影响规律。利用光学金相显微镜对不同加工工艺参数及发泡时间条件下制备的泡沫铝孔隙率和形貌进行了分析。同时，对闭孔泡沫铝进行了准静态压缩性能试验，研究了不同孔隙率下泡沫铝的压缩性能。结果表明，与搅拌针移动速度相比，不同旋转速度对闭孔泡沫铝预制体的形貌影响更大。当搅拌针移动速度50 mm·min^-1、旋转速度2000 r·min^-1时，焊核区金属和夹层中的混合粉末发生了充分的塑性变形，粉末圈分布连续且均匀。模拟结果表明：搅拌摩擦加工时最高温度区域出现在搅拌针附近，呈“碗状”分布，此时温度达到最大值491℃,焊核区金属和夹层中的混合粉末发生充分塑性变形和流动，模拟结果与试验结果一致。经过680℃发泡后，泡沫铝最大孔隙率为69.3%,平均泡孔直径为Φ130μm,屈服应力为3.2 MPa,平台应力值为2.9 MPa。     

真空渗流法制备泡沫铝及其动态力学性能的研究

以真空渗流法制备陶瓷中空球泡沫铝,研究了应变率对吸能量和吸能效率的影响、相对密度对屈服强度的影响,并与普通泡沫铝进行比较。结果表明,工艺简单可行,所制备的泡沫铝的动态压缩应力-应变曲线只有弹性变形区和塑性变形区;随应变率的增大,屈服强度和吸能效率变化规律不明显,吸能量增大;随相对密度的增大,屈服强度增大,吸能量增大,吸能效率也增大;动态压缩时两种泡沫铝的吸能效率均较高,最大吸能效率大于0.9,是良好的吸能材料。     

以CaMg(CO_3)_2为发泡剂制备泡沫铝的工艺探讨

以Ca Mg(CO3)2为发泡剂,Ca粉为增粘剂,ZLD 102铝硅合金为基体制备泡沫铝,探讨其工艺可行性。结果表明,以Ca Mg(CO3)2为发泡剂制备泡沫铝是可行的,其最佳发泡温度为710℃,搅拌时间为2 min,保温时间为4⁸min。所制备泡沫铝的孔隙率可达86.42%,密度为0.36 g/cm3。     

应变速率对闭孔泡沫铝力学性能和能量吸收性能的影响

采用分离式霍普金森压杆 (SHPB)技术 ,研究了应变速率 (1× 10 - 3s- 1 ～ 2 5 0 0s- 1 )对泡沫铝力学性能和能量吸收性能的影响。结果表明 :泡沫铝有较高的应变速率敏感性 ,随应变速率的增加 ,泡沫铝的屈服强度和吸能能力增加 ,泡沫铝的应变速率敏感性随应变、应变速率变化幅度的增加而增加。     

钪锆元素增强泡沫铝合金的压缩和吸能性能

采用熔体发泡法制备孔隙率为71.5%~72.5%、孔结构均匀的泡沫Al-0.2Sc-0.17Zr合金。研究孔结构、胞壁显微组织以及等时时效对其压缩和能量吸收性能的影响。结果表明:泡沫铝合金的孔径约为1 mm,且多呈球形;初生Al3(Zr,Sc,Ti)相具有层状结构,并能有效细化铸态晶粒(尺寸约为50μm);在200~600℃等时时效过程中,泡沫试样的压缩性能随温度升高呈现先升高后下降的趋势,325和425℃分别表现出由Sc和Zr大量析出引起的两个明显的强度峰;时效至425℃时试样的能量吸收能力最强,且峰值时效附近的试样能量吸收效率均得到提高,高效阶段更持久;TEM实验结果表明,时效至425℃的泡沫铝试样胞壁中弥散分布着大量细小、共格的二次Al3(Sc,Zr,Ti)相,其粒径为2.1~4.1 nm,这些相能钉扎晶界,阻碍位错运动,因而能显著提高泡沫铝合金的压缩和吸能性能。     

大孔径高孔隙率泡沫铝的制备

采用熔体发泡工艺,用纯铝作原料,氢化钛为发泡剂,金属钙粉为增粘剂,制备出孔结构均匀,孔隙率大于80%,孔径大于4.2mm的闭孔泡沫铝,整个工艺过程控制平稳。探讨了发泡温度、金属钙粉和氢化钛加入量及搅拌时间对泡沫铝结构的影响。结果表明,增粘剂钙粉的加入量为1.5%～2.0%,增粘温度850～860℃,搅拌时间为2.0～2.5 min,发泡剂TiH_2的加入量为1.5%～2.0%,发泡温度为680～690℃,发泡搅拌速度和时间分别为860 rpm和2.0～2.5 min,保温时间4.5～6.0 min时为最佳工艺。     

SiC颗粒对粉末冶金泡沫铝的力学性能影响

本文在SiC颗粒增强粉末冶金泡沫铝压缩试验的基础上,研究SiC颗粒对其力学性能、吸能能力和吸能效率的影响。结果表明:SiC颗粒增强粉末冶金泡沫铝压缩应力应变曲线,呈现线弹性变形、屈服平台阶段、致密化阶段;其屈服强度随SiC颗粒的体积百分含量增大而增大。     

基于热压成形无约束条件下泡沫铝气孔结构的演变

泡沫铝是一种新型的具有广泛应用前景的材料,对其制备工艺、性能和应用的研究已取得了较大的进展。制备工艺仍然是泡沫铝发展的最基本的问题,本文以热压成形无约束条件下的PCM法发泡工艺作为主要的研究对象,并对泡沫铝气孔结构的演变进行研究,结果表明:炉温温度对泡沫铝的发泡有着重要影响:当炉温700℃时,加热速度很慢,试样不能获得好的发泡效果,当炉温为750℃、800℃、850℃时,均能得到良好的发泡效果,其能达到的最大孔隙率分别为:55.1%、60.5%、64.2%,炉温越高,试样达到熔点需要的时间越短。泡沫铝试样孔结构的演变过程为:形核,长大,达到峰值后坍塌。     

复合碳酸盐作发泡剂制备泡沫铝的工艺研究

采用熔体发泡法制取泡沫铝,利用DSC和DTG两种方法,分析了CaMg(CO3)2的热分解特性,同时系统地研究了发泡剂含量、温度及搅拌时间对泡沫铝孔结构的影响.结果表明,发泡剂加入质量分数为2%～3%,搅拌时间1 min～2 min,发泡温度为660℃～710℃的条件下,可以制取孔结构均匀、孔隙率高的泡沫铝合金.     

闭孔泡沫铝的导热性能

研究了孔隙率、孔径对闭孔泡沫铝合金导热系数的影响，结果表明，由于大量孔洞的存在，泡沫铝的导热系数较同样成分的实体材料显著下降，孔隙率在0．80—0.93范围内，约为实体材料的1／30—1／80，随着孔隙率的增加，导热系数迅速下降，而孔径对泡沫铝的导热系数影响不大．从串-并联和并-串联模型出发，分析了孔隙率对泡沫铝材料导热系数的影响，发现串-并联模型更能反映泡沫铝的结构特征，与实测值吻合更好。