泡沫铝制备工艺与性能研究及铝熔体中气泡运动的数值模拟

发布时间：2024-06-28 03:19

　　本文采用熔体发泡法制备泡沫铝,以氧化处理后的TiH₂作为发泡剂,通过改变增粘剂(Ca)含量、增粘温度、发泡剂含量和发泡温度,从而制备出小孔径且气孔分布均匀的泡沫铝。经过400℃、5 h+500℃、1 h氧化处理后TiH₂粉末表面生成了氧化物Ti₃O,其开始分解温度提高了80℃,最大吸热峰对应的温度提高了60℃,有利于在高温下达到更好的发泡效果。随着增粘剂含量、增粘温度、发泡剂含量和发泡温度的增加,孔隙率呈现先增大、后减小的变化趋势,而平均孔径呈现相反的变化趋势,当增粘剂含量为2.5 wt.%、增粘温度为800℃、发泡剂含量为1.5 wt.%和发泡温度为615℃时达到最佳发泡效果。泡沫铝的压缩应力-应变曲线可分为三阶段:弹性阶段,应力随应变线性增加;屈服阶段,随应变的增加,应力稍有波动且明显滞后于应变,出现一个较宽的屈服平台区;致密化阶段,应力随应变的增加迅速增加。屈服强度和平台应力随着孔隙率和平均孔径的增大而减小。泡沫铝单位体积吸收能大小与孔隙率和平均孔径密切相关,并且低孔隙率和小孔径的泡沫铝在压缩时能吸收更多的能量。利...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 多孔泡沫金属概述
    1.2 泡沫铝的发展现状
    1.3 泡沫铝的制备方法
        1.3.1 熔体发泡法
        1.3.2 注气发泡法
        1.3.3 粉末冶金法
        1.3.4 渗流铸造法
        1.3.5 熔模铸造法
        1.3.6 固-气共晶定向凝固法
    1.4 泡沫铝的性能及应用
        1.4.1 泡沫铝的性能
        1.4.2 泡沫铝的应用
    1.5 铝液中气泡运动行为的研究
    1.6 论文研究意义及内容
第2章 熔体发泡法制备泡沫铝的工艺方案
    2.1 实验材料与设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验设备
    2.2 发泡剂TiH2的氧化处理
    2.3 泡沫铝的制备工艺及方案设计
    2.4 泡沫铝的基本参量表征和检测方法
        2.4.1 孔隙率的测量
        2.4.2 孔径的测量
第3章 主要工艺参数对发泡效果的影响
    3.1 TiH2热分解性对发泡效果的影响
    3.2 工艺参数对泡沫铝发泡效果的影响
        3.2.1 增粘剂含量对发泡效果的影响
        3.2.2 增粘温度对发泡效果的影响
        3.2.3 发泡剂含量对发泡效果的影响
        3.2.4 发泡温度对发泡效果的影响
    3.3 熔体发泡法制备泡沫铝的缺陷分析
        3.3.1 无泡层
        3.3.2 局部大孔
    3.4 泡沫铝的压缩性能
        3.4.1 孔隙率对泡沫铝压缩性能的影响
        3.4.2 孔径对泡沫铝压缩性能的影响
        3.4.3 孔隙率对泡沫铝吸能性的影响
        3.4.4 孔径对泡沫铝吸能性的影响
    3.5 本章小结
第4章 气泡在铝熔体中运动特性的数值模拟
    4.1 Fluent模拟软件介绍
        4.1.1 Fluent软件的组成
        4.1.2 Fluent求解步骤
    4.2 数学模型
        4.2.1 流体力学方程
        4.2.2 界面控制方程
    4.3 模型验证
    4.4 单个气泡在铝液中的升浮行为
    4.5 双气泡在铝液中的运动行为
        4.5.1 上下同轴双气泡
        4.5.2 水平并列双气泡
    4.6 气泡群在铝液中的运动行为
    4.7 本章小结
第5章 结论
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3996358