泡沫镁材料的制备与性能研究

发布时间：2017-08-22 16:29

  本文关键词：泡沫镁材料的制备与性能研究

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【摘要】：本文探索了熔体发泡法制备泡沫镁的基本工艺,分别分析了增粘剂和发泡剂的加入顺序、增粘剂的体积分数、发泡剂的含量和保温时间对所制备泡沫镁试样孔隙率和孔隙结构的影响,最终得出结论:先加入增粘剂再加入发泡剂的制备工艺所制备泡沫镁孔隙率更高,孔隙大小和分布更均匀;随着增粘剂体积分数的增加,制得泡沫镁试样的孔隙率先增大后减小,本试验中增粘剂体积分数为15%时泡沫镁试样的孔隙率最高;随着发泡剂质量分数的增加,制得泡沫镁试样的孔隙率先增加后降低,本试验中发泡剂质量分数为1.5%时泡沫镁试样的孔隙率最高;随着保温时间的增加,制得泡沫镁试样的孔隙率逐渐增大,但是保温时间过长会使孔洞之间相互连通,有明显的缺陷出现,本试验中保温时间为15min时泡沫镁试样的孔隙率最高。在确定最佳工艺参数的基础上,继续探究了CaCO3相较于MgCO3作为发泡剂制备泡沫镁的优势,发现以CaCO3为发泡剂制备泡沫镁时由于其与镁基体反应温度较高且分解速度较慢,这样在制备过程中各个步骤更容易控制,重现性较好,因此它是比MgCO3更优的一种发泡剂。对不同孔隙率的泡沫镁进行压缩、导热、阻尼和冲击性能测试后发现,闭孔泡沫镁的压缩曲线呈现出典型的三个变形阶段,即开始压缩应力很小时泡沫镁发生弹性变形,应力应变呈线性关系;当压缩应力继续增大,达到泡沫镁屈服强度σsc后开始发生变形,曲线进入屈服平台区,应力-应变曲线出现波动,延伸率逐渐增加;最后当孔洞被压实后应力-应变曲线进入致密化阶段,压缩应力随着应变的增加而快速增加;随着泡沫镁孔径尺寸的增大,压缩应力—应变曲线的屈服平台阶段波动越来越明显,小孔径的泡沫镁试样屈服平台趋于平缓,性能更好;随着孔隙率的增大,泡沫镁材料的热扩散系数逐渐降低,可以作为保温材料使用且能起到减重效果;泡沫镁材料的阻尼性能相比于基体材料稍有提高;将泡沫镁做成夹层结构后做冲击性能测试发现泡沫镁材料发生很小的形变就可以产生较好的冲击缓冲效果,说明其在减震抗冲击材料方面具有广阔的应用前景。
【关键词】：泡沫镁 熔体发泡法 孔隙率 压缩性能 阻尼性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.2;TB383.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 泡沫镁的发展历史及研究现状10-11
• 1.3 泡沫镁的制备工艺11-15
• 1.3.1 熔体发泡法11-12
• 1.3.2 熔模铸造法12-13
• 1.3.3 渗流铸造法13-14
• 1.3.4 粉末冶金法14
• 1.3.5 真空发泡法14-15
• 1.4 泡沫镁的性能研究进展15-19
• 1.4.1 吸能性能15-16
• 1.4.2 阻尼性能16-17
• 1.4.3 吸声性能17-18
• 1.4.4 热物理性能18-19
• 1.4.5 其他性能19
• 1.5 泡沫镁的应用19-20
• 1.6 选题依据20
• 1.7 本文的主要研究内容20-22
• 第2章 试验材料与试验方法22-26
• 2.1 试验原料与设备22-23
• 2.1.1 试验原料22
• 2.1.2 熔体发泡法试验设备22-23
• 2.2 熔体发泡法工艺流程23
• 2.3 基本工艺参数确定23-24
• 2.4 组织观察与性能测试24-26
• 2.4.1 泡沫镁的组织观察24
• 2.4.2 泡沫镁的性能测试24-26
• 第3章 熔体发泡法制备泡沫镁26-63
• 3.1 引言26
• 3.2 前期准备工作26-29
• 3.2.1 发泡剂的准备工作26-29
• 3.2.2 石墨坩埚的准备29
• 3.3 增粘剂与发泡剂加入次序的影响29-40
• 3.3.1 制备工艺29-31
• 3.3.2 制备试样的宏观分析31-33
• 3.3.3 孔隙率计算及分析33-35
• 3.3.4 金相组织分析35-39
• 3.3.5 工艺总结与改善39-40
• 3.4 增粘剂体积分数对泡沫镁孔隙率和孔结构的影响40-50
• 3.4.1 宏观形貌分析41-42
• 3.4.2 增粘剂体积分数对孔隙率的影响42-46
• 3.4.3 增粘剂体积分数对孔结构的影响46-50
• 3.5 发泡剂质量分数对孔隙率与孔结构的影响50-54
• 3.5.1 发泡剂质量分数的改变50-51
• 3.5.2 发泡剂质量分数对孔隙率的影响51-52
• 3.5.3 发泡剂质量分数对孔结构的影响52-54
• 3.6 保温发泡时间对孔隙率和孔隙结构的影响54-58
• 3.6.1 宏观形貌分析54-56
• 3.6.2 保温时间对孔隙率的影响56
• 3.6.3 保温时间对孔隙结构的影响56-58
• 3.7 SiC/AZ91复合材料的制备58-60
• 3.7.1 制备工艺58-59
• 3.7.2 显微组织观察59-60
• 3.8 CaCO_3与MgCO_3发泡剂对比60-62
• 3.9 本章小结62-63
• 第4章 泡沫镁的组织和性能研究63-78
• 4.1 引言63
• 4.2 SEM组织观察及能谱分析63-67
• 4.2.1 SEM组织观察63-65
• 4.2.2 能谱分析65-67
• 4.3 压缩性能研究67-72
• 4.3.1 泡沫镁与基体的应力-应变曲线对比67-69
• 4.3.2 孔隙率大小对泡沫镁压缩性能的影响69-71
• 4.3.3 孔径尺寸对泡沫镁材料压缩性能的影响71-72
• 4.4 导热性能研究72-73
• 4.5 阻尼性能研究73-75
• 4.6 冲击性能研究75-76
• 4.7 本章小结76-78
• 结论78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83

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本文编号：720179