本文關(guān)鍵詞：純鋁泡沫的真空發(fā)泡制備與力學(xué)性能研究

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【摘要】：鋁泡沫具有低密度、減振吸能、吸聲等特性,在航空航天、機械、建筑等領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用。為解決常規(guī)發(fā)泡法制備鋁泡沫中發(fā)泡劑成本高、成材率低、凈成型工藝不完善等問題,本文提出了真空發(fā)泡技術(shù)制備純鋁泡沫材料的新方法：將含有少量TiH2的增粘鋁熔體,注入發(fā)泡模具,在真空作用下充型發(fā)泡,得到純鋁泡。此制備工藝有低成本、孔結(jié)構(gòu)均勻可控、凈成型等優(yōu)點。本文通過對真空發(fā)泡法制備泡沫鋁工藝、壓縮性能、初始氣孔及充型機理的研究,得到如下結(jié)論：(1)通過加入少量發(fā)泡劑(TiH2)引入氣體,獲得彌散分布的初始氣孔,制取均勻彌散初始氣孔的工藝參數(shù)為：熔體中加入2wt%SiC,0.4wt%Mg,以15min,2000r/min攪拌增粘；然后加入0.3wt%TiH2,以2min,2000r/min進行分解攪拌,獲得初始氣孔。(2)將含初始氣孔的熔體在真空條件下發(fā)泡充型,得到了優(yōu)化的真空發(fā)泡工藝參數(shù)：熔體在670℃的預(yù)熱模具中,在真空度為15Pa,經(jīng)30s發(fā)泡充型；然后在真空條件下冷卻5min獲得泡沫鋁。制備出了孔隙率為75%-85%,孔徑為0.5-5mm的純鋁泡沫。(3)孔隙率從75%增大到85%,泡沫鋁的致密化應(yīng)變從53%增加到60%,能量吸收從10.37MJ/m3降低到3.05MJ/m3。致密化應(yīng)變與孔隙率成正相關(guān),能量吸收性能與孔隙率成反相關(guān)。(4)2wt%SiC增粘制得的純鋁泡沫壓縮性能較好,能量吸收最高達到8.3MJ/m3。影響壓縮性能的微觀因素包括：晶粒粗大、添加顆粒分布不均勻。(5)充型過程中,泡沫熔體的雷諾數(shù)Re=2700,處于流體的過渡狀態(tài)。(6)真空發(fā)泡過程中,氣泡內(nèi)氣壓滿足Pbubble=P0+ρgh+2σ/R。充型過程由：初始狀態(tài)、增長階段和充型階段三階段組成。
【關(guān)鍵詞】：純Al泡沫 初始氣孔 真空發(fā)泡 壓縮性能 制備機理
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-28
• 1.1 泡沫鋁研究進展11-12
• 1.2 泡沫鋁的制備技術(shù)12-19
• 1.2.1 熔體發(fā)泡法12-15
• 1.2.2 粉末冶金發(fā)泡法15-16
• 1.2.3 燒結(jié)溶解法16
• 1.2.4 鑄造法16-18
• 1.2.5 泡沫鋁夾芯板18-19
• 1.3 泡沫鋁的性能及應(yīng)用19-24
• 1.3.1 泡沫鋁的結(jié)構(gòu)特征19-20
• 1.3.2 泡沫鋁的性能20-22
• 1.3.3 泡沫鋁的應(yīng)用22-24
• 1.4 真空發(fā)泡原理24-26
• 1.4.1 真空發(fā)泡法的原理24-26
• 1.4.2 真空發(fā)泡法制備泡沫鋁26
• 1.5 論文研究的意義和內(nèi)容26-28
• 1.5.1 研究意義26-27
• 1.5.2 研究內(nèi)容27-28
• 第二章 實驗28-38
• 2.1 實驗方案28
• 2.2 實驗步驟28-30
• 2.2.1 鋁的熔化28-29
• 2.2.2 熔體增粘、初始氣孔的引入29
• 2.2.3 熔體澆鑄29-30
• 2.2.4 真空發(fā)泡充型30
• 2.2.5 冷卻30
• 2.3 材料及設(shè)備30-31
• 2.4 工藝參數(shù)的初步確定31-35
• 2.4.1 模具溫度的初步確定31
• 2.4.2 增粘劑種類及含量的初步確定31-32
• 2.4.3 Mg添加量的初步確定32
• 2.4.4 增粘過程攪拌參數(shù)的初步確定32-33
• 2.4.5 初始氣孔產(chǎn)生參數(shù)的初步確定33-34
• 2.4.6 真空發(fā)泡技術(shù)參數(shù)的初步確定34-35
• 2.5 表征35-36
• 2.5.1 孔結(jié)構(gòu)35-36
• 2.5.2 壓縮性能36
• 2.6 機理研究36-37
• 2.7 本章小結(jié)37-38
• 第三章 材料制備38-56
• 3.1 初始氣孔的影響因素分析38-47
• 3.1.1 SiC含量對初始氣孔的影響40-41
• 3.1.2 Mg含量對初始氣孔的影響41-43
• 3.1.3 增粘過程攪拌速度及時間對初始氣孔的影響43-44
• 3.1.4 TiH_2含量對初始氣孔的影響44-45
• 3.1.5 TiH_2分解攪拌參數(shù)對初始氣孔的影響45-47
• 3.2 真空發(fā)泡對孔結(jié)構(gòu)的影響47-55
• 3.2.1 模具預(yù)熱溫度對孔結(jié)構(gòu)的影響48-50
• 3.2.2 真空度對孔結(jié)構(gòu)的影響50-52
• 3.2.3 真空發(fā)泡時間對孔結(jié)構(gòu)的影響52-54
• 3.2.4 真空條件下冷卻時間對孔結(jié)構(gòu)的影響54-55
• 3.3 本章小結(jié)55-56
• 第四章 壓縮性能56-64
• 4.1 純鋁泡沫的壓縮性能56-58
• 4.2 孔結(jié)構(gòu)對壓縮性能的影響58-60
• 4.3 SiC含量對壓縮性能的影響60-61
• 4.4 微觀組織對壓縮性能的影響61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第五章 真空發(fā)泡機理64-71
• 5.1 初始氣孔產(chǎn)生模型64-65
• 5.1.1 初始氣孔形核64
• 5.1.2 氣泡非均勻形核的條件64
• 5.1.3 初始氣孔均勻性條件64-65
• 5.2 熔體泡沫穩(wěn)定模型65-66
• 5.2.1 黏度65-66
• 5.2.2 表面張力66
• 5.3 真空發(fā)泡充型模型66-70
• 5.3.1 泡沫熔體的流動性67-68
• 5.3.2 真空氣泡的形成68
• 5.3.3 純鋁泡沫的膨脹充型68-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 第六章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-73
• 致謝73-74
• 參考文獻74-80
• 附錄A 攻讀碩士期間發(fā)表論文及專利80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：783069