纯铝泡沫的真空发泡制备与力学性能研究

发布时间：2017-09-03 05:17

  本文关键词：纯铝泡沫的真空发泡制备与力学性能研究

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【摘要】：铝泡沫具有低密度、减振吸能、吸声等特性,在航空航天、机械、建筑等领域有非常广阔的应用。为解决常规发泡法制备铝泡沫中发泡剂成本高、成材率低、净成型工艺不完善等问题,本文提出了真空发泡技术制备纯铝泡沫材料的新方法：将含有少量TiH2的增粘铝熔体,注入发泡模具,在真空作用下充型发泡,得到纯铝泡。此制备工艺有低成本、孔结构均匀可控、净成型等优点。本文通过对真空发泡法制备泡沫铝工艺、压缩性能、初始气孔及充型机理的研究,得到如下结论：(1)通过加入少量发泡剂(TiH2)引入气体,获得弥散分布的初始气孔,制取均匀弥散初始气孔的工艺参数为：熔体中加入2wt%SiC,0.4wt%Mg,以15min,2000r/min搅拌增粘；然后加入0.3wt%TiH2,以2min,2000r/min进行分解搅拌,获得初始气孔。(2)将含初始气孔的熔体在真空条件下发泡充型,得到了优化的真空发泡工艺参数：熔体在670℃的预热模具中,在真空度为15Pa,经30s发泡充型；然后在真空条件下冷却5min获得泡沫铝。制备出了孔隙率为75%-85%,孔径为0.5-5mm的纯铝泡沫。(3)孔隙率从75%增大到85%,泡沫铝的致密化应变从53%增加到60%,能量吸收从10.37MJ/m3降低到3.05MJ/m3。致密化应变与孔隙率成正相关,能量吸收性能与孔隙率成反相关。(4)2wt%SiC增粘制得的纯铝泡沫压缩性能较好,能量吸收最高达到8.3MJ/m3。影响压缩性能的微观因素包括：晶粒粗大、添加颗粒分布不均匀。(5)充型过程中,泡沫熔体的雷诺数Re=2700,处于流体的过渡状态。(6)真空发泡过程中,气泡内气压满足Pbubble=P0+ρgh+2σ/R。充型过程由：初始状态、增长阶段和充型阶段三阶段组成。
【关键词】：纯Al泡沫 初始气孔 真空发泡 压缩性能 制备机理
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-28
• 1.1 泡沫铝研究进展11-12
• 1.2 泡沫铝的制备技术12-19
• 1.2.1 熔体发泡法12-15
• 1.2.2 粉末冶金发泡法15-16
• 1.2.3 烧结溶解法16
• 1.2.4 铸造法16-18
• 1.2.5 泡沫铝夹芯板18-19
• 1.3 泡沫铝的性能及应用19-24
• 1.3.1 泡沫铝的结构特征19-20
• 1.3.2 泡沫铝的性能20-22
• 1.3.3 泡沫铝的应用22-24
• 1.4 真空发泡原理24-26
• 1.4.1 真空发泡法的原理24-26
• 1.4.2 真空发泡法制备泡沫铝26
• 1.5 论文研究的意义和内容26-28
• 1.5.1 研究意义26-27
• 1.5.2 研究内容27-28
• 第二章 实验28-38
• 2.1 实验方案28
• 2.2 实验步骤28-30
• 2.2.1 铝的熔化28-29
• 2.2.2 熔体增粘、初始气孔的引入29
• 2.2.3 熔体浇铸29-30
• 2.2.4 真空发泡充型30
• 2.2.5 冷却30
• 2.3 材料及设备30-31
• 2.4 工艺参数的初步确定31-35
• 2.4.1 模具温度的初步确定31
• 2.4.2 增粘剂种类及含量的初步确定31-32
• 2.4.3 Mg添加量的初步确定32
• 2.4.4 增粘过程搅拌参数的初步确定32-33
• 2.4.5 初始气孔产生参数的初步确定33-34
• 2.4.6 真空发泡技术参数的初步确定34-35
• 2.5 表征35-36
• 2.5.1 孔结构35-36
• 2.5.2 压缩性能36
• 2.6 机理研究36-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第三章 材料制备38-56
• 3.1 初始气孔的影响因素分析38-47
• 3.1.1 SiC含量对初始气孔的影响40-41
• 3.1.2 Mg含量对初始气孔的影响41-43
• 3.1.3 增粘过程搅拌速度及时间对初始气孔的影响43-44
• 3.1.4 TiH_2含量对初始气孔的影响44-45
• 3.1.5 TiH_2分解搅拌参数对初始气孔的影响45-47
• 3.2 真空发泡对孔结构的影响47-55
• 3.2.1 模具预热温度对孔结构的影响48-50
• 3.2.2 真空度对孔结构的影响50-52
• 3.2.3 真空发泡时间对孔结构的影响52-54
• 3.2.4 真空条件下冷却时间对孔结构的影响54-55
• 3.3 本章小结55-56
• 第四章 压缩性能56-64
• 4.1 纯铝泡沫的压缩性能56-58
• 4.2 孔结构对压缩性能的影响58-60
• 4.3 SiC含量对压缩性能的影响60-61
• 4.4 微观组织对压缩性能的影响61-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 真空发泡机理64-71
• 5.1 初始气孔产生模型64-65
• 5.1.1 初始气孔形核64
• 5.1.2 气泡非均匀形核的条件64
• 5.1.3 初始气孔均匀性条件64-65
• 5.2 熔体泡沫稳定模型65-66
• 5.2.1 黏度65-66
• 5.2.2 表面张力66
• 5.3 真空发泡充型模型66-70
• 5.3.1 泡沫熔体的流动性67-68
• 5.3.2 真空气泡的形成68
• 5.3.3 纯铝泡沫的膨胀充型68-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-80
• 附录A 攻读硕士期间发表论文及专利80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 郭志强;姚广春;尉海军;李红斌;;粉体颗粒粒度对粉末冶金法制备泡沫铝材料的影响[J];东北大学学报(自然科学版);2007年08期

2 程桂萍,陈宏灯,何德坪,舒光冀,肖今新;多孔铝的声学性能[J];东南大学学报;1998年06期

3 项苹;程和法;莫立娥;曹玲玲;;开孔泡沫铝的电磁屏蔽性能[J];金属功能材料;2008年01期

4 左孝青;廖明顺;潘晓亮;;VB和计算机图形学在多孔材料中的应用[J];金属热处理;2006年S1期

5 牛雪;王录才;王芳;;PCM法泡沫铝合金的研究现状[J];铝加工;2009年01期

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本文编号：783069