提出基于攪拌摩擦焊制備閉孔CNTs/Al復(fù)合泡沫新工藝,解決制備大面積閉孔復(fù)合泡沫的難題。利用掃描電鏡對不同焊接旋轉(zhuǎn)速度的閉孔CNTs/Al復(fù)合泡沫預(yù)制體及復(fù)合泡沫的微觀組織進行分析;采用紅外線測溫儀對焊接過程中預(yù)制體溫度分布進行研究。利用電子萬能試驗機對純Al泡沫和不同孔隙率閉孔泡沫的屈服應(yīng)力和平臺應(yīng)力進行對比。結(jié)果表明,當(dāng)攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為1000 r/min時,閉孔CNTs/Al復(fù)合泡沫預(yù)制體表面平滑而致密。同時,增強體CNTs均勻分布在復(fù)合泡沫預(yù)制體橫截面上。由發(fā)泡溫度650,680和700℃對比可知,最佳發(fā)泡溫度為680℃發(fā)泡15 min,泡孔結(jié)構(gòu)均勻,孔隙趨于圓形,最大泡孔直徑為0.48mm。室溫壓縮時,閉孔復(fù)合泡沫的應(yīng)力-應(yīng)變曲線表現(xiàn)出脆性與韌性相結(jié)合的變形特征。孔隙率為30.5%時,閉孔泡沫的屈服應(yīng)力和平臺應(yīng)力值最大。同時,與純Al泡沫相比,閉孔泡沫的屈服應(yīng)力提高了2～2.8倍;平臺應(yīng)力提高了1.4～2.9倍。 

【文章來源】：稀有金屬材料與工程. 2020,49(08)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

攪拌摩擦焊工藝制備閉孔CNTs/Al復(fù)合泡沫預(yù)制體示意圖

圖3b給出了攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度1200 r/min，焊接速度300 mm/min條件下多道次焊接后CNTs/Al復(fù)合泡沫預(yù)制體的宏觀形貌。從圖中可以看出，隨著攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度增加，預(yù)制體表面出現(xiàn)部分連續(xù)的孔洞，并且表面飛邊形狀變得連續(xù)。這是由于攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度增加，摩擦帶來的熱量增加，ADC12鋁板在攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)作用下，母材塑性變形進一步增加，導(dǎo)致熔化母材在攪拌頭旋轉(zhuǎn)時，焊接壓力較大破壞“擠壓�！�，出現(xiàn)部分缺陷[22]。當(dāng)攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度增加至1300r/min，從圖3c中可以看出，閉孔CNTs/Al復(fù)合泡沫預(yù)制體表面孔洞迅速增加，孔洞形狀尺寸明顯增大，產(chǎn)生連續(xù)孔洞。并且預(yù)制體表面不平滑，發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑及增強體CNTs出現(xiàn)部分流失，沒有完全包裹在ADC12鋁基體中。圖3 1000～1300 r/min多道次攪拌摩擦焊后CNTs/Al復(fù)合泡沫預(yù)制體表面宏觀形貌

圖2 旋轉(zhuǎn)速度800 r/min多道次攪拌摩擦焊后CNTs/Al復(fù)合泡沫預(yù)制體表面宏觀形貌圖4所示為旋轉(zhuǎn)速度1800 r/min多道次攪拌摩擦焊后閉孔CNTs/Al復(fù)合泡沫預(yù)制體表面宏觀形貌。從圖中可以看出，旋轉(zhuǎn)速度為1800 r/min時，焊縫表面粗糙，前進側(cè)、后退側(cè)均產(chǎn)生大量的連續(xù)孔洞、飛邊及溝槽等缺陷。這主要由于攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)，熱輸入量增加，使得母材得以充分熔化，在高速旋轉(zhuǎn)作用下熔化母材被甩出，產(chǎn)生嚴重孔洞及飛邊。同時，由于過多的熱量輸入，部分Ti H2出現(xiàn)分解，最終導(dǎo)致CNTs/Al復(fù)合泡沫預(yù)制體發(fā)泡。

【參考文獻】：
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