泡沫铝夹芯管底吹反挤复合制备工艺数值模拟与实验研究

发布时间：2020-04-14 13:22

【摘要】：闭孔泡沫铝材料具有轻质、高比刚度、阻尼减振和抗冲击吸能等优点,但其刚度较低,无法作为结构材料独立使用。将单一的泡沫铝金属与传统的致密金属,如铝合金、钢等通过一定的物理或化学手段制成复合材料作为结构件使用,具有轻质、吸能、高刚度、抗冲击、抗振阻尼等优点,使泡沫金属材料在汽车、航空航天、交通运输等领域得到广泛应用。目前大多数泡沫金属复合结构的制备工艺无法实现连续生产,且对于一些尺寸较大的复杂结构件,现有工艺不能保证尺寸规格和芯部孔隙率。本文在传统下注式连铸工艺基础上,融合底吹氩技术和汇流模具设计理念,提出一种依靠液位压力差来实现泡沫金属夹芯管的连续生产吹气发泡与覆层液态反挤复合成形工艺,为泡沫铝夹芯管连续生产提供了一种新的思路和方法。为探究底吹气过程气泡群流动规律,建立底吹气水模型实验平台,研究了吹气流量、溶液粘度、汇流模具等因素对气泡群上升的影响。发现吹气流量适中时,溶液粘度增加可使气泡直径更加细小分布更均匀,安装汇流模具可显著改善气泡群周期性波动现象,同时实现汇聚气泡的效果。为研究拉坯过程温度场分布,采用数值模拟的方法获取不同泡孔结构泡沫铝的导热系数,并将其结果用于拉坯过程温度场的模拟。分析拉坯速度、孔隙率、水冷换热系数等因素对拉坯过程温度场分布的影响,发现泡沫铝孔隙率对操作参数的匹配要求最高,拉坯速度主要决定连续性生产能否实现。为验证本文所提工艺的可行性,自主设计发泡实验装置主体部分,根据物理和数值模拟结果设计发泡实验,初步制得了具有泡沫铝夹芯管形貌的产品,为进一步开展实验研究奠定基础。
【图文】：

图 1-1 泡沫金属应用领域多孔金属是基体为金属的一类多孔材料，泡沫金属则属于多孔金属的一类。泡沫金属[5,6]是指用特定的生产工艺手段制备的一种具有特殊泡孔结构的金属材料，其泡孔结构特征为：高孔隙率（60% ~ 90%）和较大孔径范围（0.05mm ~ 5.5mm），孔

图 1-2 泡沫铝在汽车上的应用鉴于上述原因，本文以改善泡沫铝综合性能的同时调整制备工艺实现其结为目的，提出一种泡沫铝填充复合结构：泡沫铝夹芯管，着重研究其设备艺的关键技术。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG306

【参考文献】

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本文编号：2627341