开孔泡沫铝的强化及性能研究

发布时间：2017-03-24 07:19

  本文关键词：开孔泡沫铝的强化及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：开孔泡沫铝由于具有比重小、比强度高、可压缩性好、能量吸收能力强、吸声性能、阻尼性能、电磁屏蔽性能等诸多优异的性能,使得其作为结构材料和功能材料可广泛应用于汽车、机械、航空航天、石油化工、交通运输、军事工业等多个行业领域。因此,作为一种新材料,开孔泡沫铝具有广阔的应用前景和很高的使用价值。但是,随着经济建设的发展,人们对开孔泡沫铝提出了更高的性能要求,也希望将泡沫铝应用于更为严苛的环境下,因此提高开孔泡沫铝的性能及使用范围是我们进行泡沫铝研究的新任务和新方向。本文通过渗流铸造法制备出球形孔开孔泡沫铝,然后分别通过合金化和表面处理技术对开孔泡沫铝进行强化并分别在室温、腐蚀及高温环境下对泡沫铝的性能进行研究,此外还开孔泡沫铝的吸声性能进行了研究。研究结果显示:1.应用球形氯化钙作为预制体烧制材料,通过渗流铸造法可制备出孔隙分布均匀、连通性好、结构可控的球形孔开孔泡沫铝。通过微弧氧化和化学镀技术,可在泡沫铝表面制备出分布均匀的微弧氧化陶瓷层和化学镀镍磷合金涂层;2.开孔泡沫纯铝具有良好的压缩性能和能量吸收能力及能量吸收效率,对其压缩强度和能量吸收性能产生主要影响的因素是泡沫铝的孔隙率,而孔径产生的影响不大;3.开孔泡沫铝硅较泡沫纯铝的压缩强度和能量吸收能力及能量吸收效率均有提高,且共晶成分的泡沫铝硅性能提高最多,亚共晶泡沫铝硅、含微量硅的泡沫铝和过共晶泡沫铝硅的性能依次降低,过共晶泡沫铝硅表现出明显的脆性化行为,通过变质处理可有效改善过共晶泡沫铝硅的压缩性能;4.微弧氧化和化学镀处理均能够明显提高泡沫铝的压缩强度和能量吸收能力及能量吸收效率,有效地强化了泡沫铝的压缩性能。经微弧氧化和化学镀处理的泡沫铝压缩断裂方式为涂层和界面的脱粘;5.腐蚀及高温环境下开孔泡沫铝的压缩性能和能量吸收性能均发生衰减,微弧氧化和化学镀处理能够明显减缓泡沫铝在腐蚀及环境下压缩性能的衰减,有效地强化泡沫铝在腐蚀及高温环境下的压缩性能;6.球形孔开孔泡沫铝具有良好的吸声性能,随着孔径的减小、孔隙率的增大,泡沫铝的吸声系数提高,吸声能力增强。微弧氧化处理和背腔的设置能够在一定程度上改善泡沫铝的吸声性能。
【关键词】：球形孔开孔泡沫铝 微弧氧化 化学镀 泡沫铝硅 吸声性能
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21;TB383.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-30
• 1.1 选题的目的及意义14-15
• 1.2 泡沫金属的特征参数15-17
• 1.2.1 相对密度和孔隙率15
• 1.2.2 孔的形状和类型15-16
• 1.2.3 孔的尺寸16
• 1.2.4 比表面积16-17
• 1.3 泡沫金属的特性17-18
• 1.3.1 比重小、比强度大17
• 1.3.2 压缩特性17-18
• 1.3.3 能量吸收特性18
• 1.3.4 吸声特性18
• 1.4 泡沫金属的应用18-21
• 1.4.1 缓冲吸能材料19
• 1.4.2 吸声降噪材料19-20
• 1.4.3 结构材料20-21
• 1.5 泡沫金属的制备方法21-24
• 1.5.1 熔体发泡法21-22
• 1.5.2 粉末冶金法22-23
• 1.5.3 渗流铸造法23-24
• 1.5.4 熔模铸造法24
• 1.6 国内外对泡沫金属研究的发展历程及现状24-28
• 1.6.1 国外对泡沫金属研究的发展历程及现状25-26
• 1.6.2 国内对泡沫金属研究的发展历程及现状26
• 1.6.3 国内外对球形孔泡沫金属的研究现状26-27
• 1.6.4 国内外对泡沫金属基体材料的研究现状27
• 1.6.5 国内外对泡沫金属表面涂层技术的研究现状27-28
• 1.7 本文研究的内容28-30
• 第2章 球形孔开孔泡沫铝的制备及表面处理30-50
• 2.1 引言30-31
• 2.2 实验所用材料及设备31-33
• 2.2.1 实验所用材料31-32
• 2.2.2 实验所用设备32-33
• 2.3 球形孔开孔泡沫铝的制备33-35
• 2.3.1 预制体的烧制33-34
• 2.3.2 压铸过程34-35
• 2.3.3 去除预制体颗粒35
• 2.4 泡沫铝的结构特征35-37
• 2.4.1 泡沫铝的孔隙率35-36
• 2.4.2 泡沫铝孔的形状和类型36
• 2.4.3 泡沫铝的孔径36-37
• 2.5 泡沫铝试样的微弧氧化处理37-39
• 2.5.1 微弧氧化设备37-38
• 2.5.2 实验材料38
• 2.5.3 微弧氧化模式38-39
• 2.5.4 微弧氧化过程39
• 2.6 泡沫铝试样的化学镀处理39-42
• 2.6.1 化学镀的机理39-40
• 2.6.2 化学镀工艺流程40-42
• 2.7 表面涂层性征的检测42-49
• 2.7.1 涂层的表面形貌和厚度42-44
• 2.7.2 涂层的化学成分和物相组成44-49
• 2.8 本章小结49-50
• 第3章 普通室温环境下开孔泡沫铝的准静态压缩性能50-72
• 3.1 引言50-51
• 3.2 开孔泡沫铝的准静态压缩性能51-70
• 3.2.1 实验材料及设备51
• 3.2.2 准静态压缩实验过程51
• 3.2.3 开孔泡沫纯铝压缩性能51-56
• 3.2.4 孔隙率对开孔泡沫铝压缩性能的影响56-58
• 3.2.5 孔径对开孔泡沫铝压缩性能的影响58-59
• 3.2.6 基体材料成分对开孔泡沫铝压缩性能的影响59-64
• 3.2.7 表面处理对开孔泡沫铝压缩性能的影响64-70
• 3.3 本章小结70-72
• 第4章 腐蚀及高温环境下开孔泡沫铝的准静态压缩性能72-88
• 4.1 引言72
• 4.2 腐蚀环境下开孔泡沫铝的准静态压缩性能72-81
• 4.2.1 全浸泡腐蚀实验72-73
• 4.2.2 腐蚀电位的电化学分析73-74
• 4.2.3 腐蚀前后试样的形貌对比74-78
• 4.2.4 腐蚀对泡沫铝压缩性能的影响78-81
• 4.3 高温环境下开孔泡沫铝的准静态压缩性能81-87
• 4.3.1 实验材料及设备81
• 4.3.2 高温压缩实验过程81-82
• 4.3.3 不同温度下开孔泡沫铝压缩性能的变化82-85
• 4.3.4 高温下开孔泡沫铝的断裂机理85-87
• 4.4 本章小结87-88
• 第5章 开孔泡沫铝的吸声性能研究88-98
• 5.1 引言88-89
• 5.2 实验设备及过程89-91
• 5.3 结果和讨论91-97
• 5.3.1 孔隙率对开孔泡沫铝吸声性能的影响92-93
• 5.3.2 孔径对开孔泡沫铝吸声性能的影响93-94
• 5.3.3 厚度对开孔泡沫铝吸声性能的影响94-95
• 5.3.4 微弧氧化对开孔泡沫铝吸声性能的影响95-96
• 5.3.5 背腔对开孔泡沫铝吸声性能的影响96-97
• 5.4 本章小结97-98
• 第6章 结论98-100
• 参考文献100-106
• 致谢106-107

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