GASAR铝铜合金的制备及其孔结构研究

发布时间：2017-10-25 09:29

  本文关键词：GASAR铝铜合金的制备及其孔结构研究

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【摘要】：近些年,GASAR(固-气共晶凝固)法制备多孔金属工艺引起了人们的广泛关注。GASAR金属材料除了具有多孔材料的高比强度/比刚度、能量吸收、阻尼减震、吸声隔音、电磁屏蔽等诸多优良性能外,还因其独特的定向气孔结构而具有各向异性的特点。基于其独特的结构与良好的性能,将会在航空航天、汽车制造、交通设施、医用等诸多领域具有良好的应用前景。本文在氢气氛围下利用定向凝固法制备GASAR铝铜合金,研究了制备工艺过程中温度、氢气压力对GASAR Al-5%Cu合金孔隙率的影响规律。研究表明：温度与氢气压力的提高可以增大氢气在液态铝铜合金中的溶解度,使GASAR Al-5%Cu合金中的孔隙率增加。对不同孔隙率的GASAR Al-5%Cu合金试样的压缩性能进行了测试,试样的应力-应变曲线可以分为三个变形阶段：弹性变形阶段、坍塌变形阶段和致密化阶段。随着孔隙率的增加,压缩测试的应力-应变曲线在第二变形阶段的“平台区”更加明显。研究了铜含量(质量分数分别为5%、10%、20%、25%、30%和33%)对GASAR铝铜合金孔结构和孔隙率的影响。结果表明：铜含量在0-25%之间时,GASAR铝铜合金的孔隙率和平均孔径随着铜含量的增加而增大；铜含量在25%-33%之间时,其孔隙率与平均孔径随铜含量的增加而减小；在铜含量为33%的共晶成分下,几乎没有气孔形成；气孔的形状随着铜含量的增加由椭球形逐渐变成球形。通过分析可知,气孔的形成和生长受到先析出相和糊状区的影响,氢原子在凝固中的扩散受到糊状区宽度的影响,孔隙率和气孔直径随着糊状区宽度的降低而增大；共晶成分的层片状结构不利于气孔的形核生长,所以在Al-33%Cu合金中没有气孔的形成；气孔的生长受到先析出相的限制作用,随着先析出相的增加,气孔形状逐渐由椭球形变为球形。测试了具有不同铜含量的GASAR铝铜合金的压缩性能,结果表明：随着铜含量的增加,GASAR铝铜合金的强度逐渐增大,塑性逐渐降低。
【关键词】：GASAR 孔结构 铝铜合金 氢气压力 压缩性能
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 文献综述9-26
• 1.1 引言9-10
• 1.2 多孔金属的制备方法10-17
• 1.2.1 熔体发泡法11-12
• 1.2.2 注气发泡法12-14
• 1.2.3 粉末冶金法14
• 1.2.4 渗流铸造法14-15
• 1.2.5 熔模铸造法15-16
• 1.2.6 电沉积法16
• 1.2.7 GASAR(固-气共晶凝固)法16-17
• 1.3 GASAR(固-气共晶凝固)法制备多孔金属17-24
• 1.3.1 GASAR法制备多孔金属的历史和发展现状17-18
• 1.3.2 GASAR法制备多孔金属的原理18-19
• 1.3.3 GASAR法制备技术19-21
• 1.3.4 GASAR材料的性能特点与应用21-24
• 1.4 选题依据24-25
• 1.5 研究内容25-26
• 2 实验方法26-31
• 2.1 前言26
• 2.2 GASAR材料的制备26-28
• 2.2.1 实验材料26
• 2.2.2 实验设备26-27
• 2.2.3 GASAR铝铜合金试样的制备27-28
• 2.2.4 GASAR铝铜合金试样的处理与观察28
• 2.3 GASAR材料的分析方法28-31
• 2.3.1 GASAR材料的结构分析28-30
• 2.3.2 GASAR材料的组织分析30-31
• 3 工艺参数对GASAR铝铜合金孔结构及性能的影响31-38
• 3.1 前言31
• 3.2 工艺参数对GASAR铝铜合金孔结构的影响31-34
• 3.2.1 温度对GASAR铝铜合金孔结构的影响31-33
• 3.2.2 氢气压力对GASAR铝铜合金孔结构的影响33-34
• 3.3 压缩性能测试34-36
• 3.4 本章小结36-38
• 4 铜含量对GASAR铝铜合金孔结构与性能的影响38-53
• 4.1 前言38
• 4.2 GASAR铝铜合金的孔结构38-43
• 4.2.1 GASAR铝铜合金中气孔分布研究38-40
• 4.2.2 GASAR铝铜合金的宏观-微观结构40-43
• 4.3 GASAR铝铜合金中铜含量对孔结构的影响43-45
• 4.3.1 GASAR铝铜合金中铜含量对孔隙率的影响43
• 4.3.2 GASAR铝铜合金中铜含量对气孔直径的影响43-44
• 4.3.3 GASAR铝铜合金中铜含量对气孔圆度的影响44-45
• 4.4 GASAR铝铜合金中铜含量对孔结构影响的机理分析45-50
• 4.4.1 铜含量对氢气溶解度的影响45
• 4.4.2 铜含量对糊状区宽度的影响45-46
• 4.4.3 铜含量对先析出相的影响46
• 4.4.4 铜含量对孔隙率及气孔形状的影响46-50
• 4.5 铜含量对GASAR铝铜合金压缩性能的影响50-52
• 4.6 本章小结52-53
• 结论53-54
• 参考文献54-58
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况58-59
• 致谢59-60

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本文编号：1093116