發(fā)布時(shí)間：2020-04-19 06:00

【摘要】：泡沫金屬有著諸如比表面積大、輕質(zhì)、低模量、高比強(qiáng)度、高比剛度、能量吸收等優(yōu)點(diǎn),因而在航空航天、電化學(xué)、建筑工程、機(jī)械、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。本文在珠球狀NaCl制備基礎(chǔ)上,結(jié)合造孔劑法制備開(kāi)孔性泡沫金屬,并對(duì)泡沫金屬進(jìn)行了機(jī)械性能調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn),目的是為了克服大多數(shù)開(kāi)孔性泡沫金屬制備工藝帶來(lái)的成本高、周期長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)不理想及力學(xué)性能可控性差等常見(jiàn)問(wèn)題。將蒸餾水、淀粉、鹽末按比例制取鹽團(tuán),然后攪拌破碎并油浴處理,最后高溫煅燒得到較高圓度、較高硬度,粒徑分布為0.6~2.5mm的珠球狀NaCl顆粒;SEM觀察顯示鹽球呈橢球形,表面大量分布著13-18μm的毛細(xì)孔,實(shí)驗(yàn)表明這些微孔在鹽球溶解時(shí)會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)管作用,有助于造孔劑從坯體內(nèi)部快速溶出,不會(huì)對(duì)多孔素坯形成損傷和殘留。通過(guò)添加造孔劑法制備泡沫鋁、銅生坯,然后將坯體內(nèi)部造孔劑溶解得到多孔素坯,在保護(hù)氣氛下經(jīng)0.7~0.8T_m燒結(jié)得到致密骨架的泡沫金屬,并對(duì)泡沫金屬的制備工藝、結(jié)構(gòu)特征、物理性能進(jìn)行討論;對(duì)泡沫銅進(jìn)行不同形式的機(jī)械性能調(diào)控,探究不同強(qiáng)化方式對(duì)復(fù)合多孔結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的改善和屈曲行為的影響;得出以下結(jié)果:(1)以震動(dòng)填充的方式構(gòu)筑多孔金屬坯體,具有工藝穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)重現(xiàn)性高、制備效率高、三維互聯(lián)性良好、內(nèi)部缺陷少、良好的普適性等優(yōu)點(diǎn),坯體胞洞排列緊密;多孔素坯徑向上的孔洞致密度由邊緣向圓心呈減小趨勢(shì);SEM顯示連通孔尺寸大于150μm,且隨造孔劑尺寸的增大窗口尺寸略有增加;素坯經(jīng)燒結(jié)后存在不同程度的體積收縮,所得泡沫鋁的孔隙率為77.15~78.28%,泡沫銅的孔隙率為83.56~85.37%。(2)泡沫鋁、銅的壓縮曲線經(jīng)歷彈性變形-坪應(yīng)力區(qū)-密實(shí)化區(qū)三個(gè)階段;整個(gè)變形過(guò)程主要是孔棱發(fā)生屈曲直至失效斷裂和胞洞的逐層潰敗。不同孔隙率泡沫鋁、銅的能量吸收范圍分別為5.04~5.42MJ·m~(-3)和3.47~3.59MJ·m~(-3)。(3)泡沫基體植入銅管的數(shù)量增加會(huì)導(dǎo)致復(fù)合結(jié)構(gòu)的孔隙率提高,三銅管加強(qiáng)結(jié)構(gòu)比單銅管加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)力學(xué)性能要高但增幅并不大。單根實(shí)心銅柱加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在壓縮時(shí)受基體泡沫阻礙作用很強(qiáng),因此復(fù)合結(jié)構(gòu)仍保持泡沫金屬的變形特征;三根實(shí)心銅柱加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)在壓縮時(shí)掙脫了基體泡沫對(duì)它的約束,并對(duì)基體產(chǎn)生剪切,導(dǎo)致復(fù)合結(jié)構(gòu)的壓縮曲線呈現(xiàn)出致密金屬與泡沫金屬相結(jié)合的性能特征。(4)孔隙率為77.15%、77.72%、78.28%的泡沫鋁平均滲透系數(shù)分別是4.4404E~(-11)、3.2018E~(-11)、2.4439E~(-11);孔隙率為83.56%、84.05%、85.37%的泡沫銅平均滲透系數(shù)分別是5.3527E~(-11)、4.4772E~(-11)、3.9841E~(-11)。(5)泡沫鋁在受熱膨脹時(shí)沿軸向表現(xiàn)出隨孔隙率增大熱膨脹系數(shù)減小的現(xiàn)象,沿徑向則表現(xiàn)為試樣孔隙率變化對(duì)熱膨脹系數(shù)無(wú)明顯影響。泡沫銅沿軸向和徑向的熱膨脹系數(shù)曲線表現(xiàn)出先升高后穩(wěn)定最后下降的變化趨勢(shì)。
【圖文】：

行測(cè)試；利用滲透測(cè)試裝置對(duì)不同孔徑多孔金屬的滲透性子熱膨脹儀對(duì)不同孔徑多孔金屬的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行測(cè)試。方案實(shí)施的具體技術(shù)路線如下流程圖所示。生坯結(jié)構(gòu)分析 多孔銅性能調(diào)控多孔金屬制備表征多孔鋁/銅珠球 NaCl 制備制備工藝分析表征多孔生坯構(gòu)筑復(fù)合結(jié)構(gòu)多孔銅

槳機(jī)械破碎形成顆粒物，隨著油浴過(guò)程的進(jìn)行鹽球發(fā)生硬化。油浴球用紗布分離，再用濾紙將鹽球表面的油污充分吸收。采用箱式電560、640、740℃三組對(duì)比溫度）燒結(jié)油浴后的鹽球，，煅燒 6h 后隨孔金屬的制備過(guò)程珠狀鹽球造孔劑的多孔結(jié)構(gòu)構(gòu)筑，其工藝步驟是一致的。本文僅以 球鹽造孔劑制備的多孔金屬結(jié)構(gòu)及性能。首先稱取 8g 經(jīng)篩分后的分別是 0.6-1.0、1.0-1.5、1.5-2.0mm）裝入內(nèi)徑為 25mm 的鋼制模實(shí)密度分析儀對(duì)鹽球進(jìn)行預(yù)震形成結(jié)構(gòu)緊湊的“鹽床”，待裝入一鋁粉為 3.2g，銅粉為 7g）后開(kāi)啟 Autotap，震動(dòng)期間每 100 次測(cè)量高度，直至高度方向不再發(fā)生位移變化，此時(shí)粉末完全填充于“鹽圖 2.1 所示。對(duì)制備泡沫鋁和泡沫銅的模具分別施加 200MPa 和 15鹽球與金屬粉末緊密結(jié)合的密實(shí)生坯；將生坯用 400#、800#砂紙拋溶解造孔劑獲得三維連通的多孔素坯。泡沫鋁素坯在管式爐中氬氣多孔銅素坯在管式爐中氫氣保護(hù)下 810℃燒結(jié) 1h；最終獲得密實(shí)骨b ca
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.4;TG14

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2633008