铝及其合金熔体的增黏及泡沫化特性

研究了纯铝、普通铝硅合金和新型多组元铝合金的增黏和泡沫化特性．这三者加入Ca增黏后的物相组成和发泡后的气泡壁微观组织以及三者熔体的表面张力．结果表明：Ca加入后，经过搅拌形成的大量弥散分布的细小Al-Ca中间化合物颗粒快速增加了纯铝以及新型多组元铝合金熔体的黏度，而Ca加入普通铝硅合金中与Si等元素形成较大的颗粒，因而增黏效果不如前两者；Ca的加入也显著降低新型多组元铝合金和纯铝熔体的表面张力，普通铝硅合金降低不多；在相同的表观黏度下，表面张力的差异是引起纯铝．普通铝硅合金、新型多组元铝合金等三种熔体泡沫化特性差异的主要原因．     

废泡沫铝重熔再生及其泡沫化

为了将废泡沫铝重熔再生,研究了熔剂加入量、熔剂配比等因素对泡沫铝重熔回收率的影响。加入合适的熔剂,在一定温度并充分搅拌的条件下重熔。结果表明:废泡沫铝的一次回收率达到75%左右;通过对炉渣的回收处理,总回收率可达到92%以上。回收所得的铝泡沫化后,性能和原铝类似,这表明:泡沫铝是一种能够循环利用的新型材料。     

新型塑性加工制备球形孔多孔金属及其性能

将铝板塑性加工成半球孔层金属结构薄层,以此为基本单元按一定方式连接形成球形孔多孔金属,研究了孔结构对球形孔多孔金属性能的影响.结果表明,平板层相连的球形孔结构,使其强度高于同样条件下堆积的空心金属球结构.这种新型球形孔多孔金属的强度较高,能够有效地吸收能量,铝板的厚度和孔隙率对其压缩和能量吸能性能有明显的影响.     

球形孔泡沫铝合金压缩性能与理论模型

研究了孔隙率低于65％的球形孔泡沫铝合金的单轴压缩应力应变曲线、吸能能力和吸能效率，并与多面体形孔泡沫铝合金比较，表明球形孔使力学性能有较大提高。采用球形自洽模型研究了球形孔泡沫铝合金的屈服应力与孔隙率关系，与实验结果吻合良好，表明该模型可以有效地预测球形孔泡沫铝合金的屈服强度。     

球形孔泡沫纯铝的静态力学性能

在获得球形孔泡沫纯铝压缩应力-应变曲线基础上,研究了泡沫纯铝的压缩屈服强度、吸能能力.结果表明:球形孔泡沫纯铝与球形孔泡沫铝合金的压缩应力-应变曲线相似,分为三个部分:线弹性阶段、平台阶段和密实阶段;球形孔泡沫纯铝相对于球形孔泡沫铝合金是一种吸能能力更强、韧性更好的新材料;采用Gibson-Ashby模型来分析球形孔泡沫纯铝的压缩屈服强度,吻合良好.     

短纤维对泡沫铝压缩力学性能与吸能特性的影响研究

为探索闭孔泡沫铝加入短纤维后的力学性能和吸能特性变化规律。利用熔体发泡法在铝熔体中加入短碳纤维后制作得到纤维增强泡沫铝,通过万能材料试验机和高速液压伺服材料试验机在常温下分别对泡沫铝、纤维增强泡沫铝进行准静态和中应变率下(0.001~100 s-1)的动态力学性能测试,分析了纤维长度、纤维含量对泡沫铝力学性能和吸能特性变化规律。研究结果表明,纤维在泡沫铝内部主要呈现三种不同的形态模式:穿透模式、贯穿模式和嵌入模式;在平均孔径为2 mm的泡沫铝中加入长度为1 mm的纤维后,大多数纤维呈现穿透模式,泡沫铝整体性能下降,加入等含量长度为3 mm的纤维后,大多数纤维呈现贯穿和嵌入模式,平台应力和吸能效率有所提升;加入纤维后,泡沫铝整体呈现更为明显的应变率效应。     

超轻多孔金属孔结构的X射线断层扫描分析

利用X射线断层扫描技术获得了超轻多孔铝试样的任意截面重构图像,通过对该图像的分析实现了对多孔铝试样孔结构的描述,并得到了重构横截面的面孔隙率.结果表明:超轻多孔铝试样孔结构描述新方法与传统剖开试样分析方法相比,可以获得相同的孔结构分析结果,并具有非接触、非破坏和提高效率的特点.     

Zn-Al-Cu基合金无钎剂钎焊泡沫铝的界面结构及力学性能

以Zn--Al--Cu基合金为钎料, 对74.7%---91.6%不同孔隙率的泡沫铝采用无钎剂钎焊方法进行连接实验. 采用OM和SEM观察钎缝组织及界面结构, EDS测定界面元素分布, XRD分析界面物相, 通过热力学分析验证钎料中Cu和Zn与母材中Al元素的相互作用和除膜机理, 对钎焊接头试样进行拉伸和剪切性能实验, 分析孔隙率与接头试样强度之间的关系.结果表明, 该无钎剂钎焊方法在泡沫铝端 面之间形成密实结构的连续钎料层,未改变母材结构特征; 钎缝组织由Al(Zn) 固溶体、Zn(Al) 固溶体、Cu₄Zn及MgMnO₃组成; 连接界面主要由Al(Zn)固溶体组成, Zn,Al和Cu在界面上相互扩散而形成一定扩散梯度, 熔合良好, 钎焊接头抗拉强度与母材相当, 剪切强度略高于相同孔隙率母材的剪切强度,抗拉强度和剪切强度均随孔隙率增加而明显降低.     

小孔径通孔多孔铝合金的防风降噪性能

以降低语音系统气流噪声为目标,制备小孔径(d0.1～0.5 mm)多孔铝合金,采用自制设备研究多孔铝合金的厚度、孔径及气流速度等因素对气流噪声的影响.结果表明:相对于孔的气流噪声,多孔铝合金的气流噪声在低频段下降18 dB,降幅随频率增加而减小;材料厚度越大、孔径越小、气流速度越大,多孔铝合金的防风降噪性能越好.     

泡沫铝合金异型件形成过程中的冶金结合

采用多块均匀分布过剩TiH2的球形孔泡沫铝合金作为坯料置于异型件模具中,用二次泡沫化方法制备出具有均匀孔结构的高孔隙率泡沫铝合金合金异型件,用光学显微镜和层析X射线成像仪(X-CT)观察异型件的冶金结合界面结构,并对异型件冶金结合界面的拉伸性能进行了实验研究,结果表明,采用二次发泡方法在发泡温度700-900℃、发泡时间250-800s条件下,可以实现泡沫铝合金的有效冶金结合;形成的异型件结合界面连接机制分为界面机械连接与界面扩散连接;泡沫铝合金异型件冶金结合面的抗拉强度随着孔隙率的升高而降低,泡沫铝合金异型件的孔隙率为74.9%时,结合界面处抗拉强度与泡沫铝合金的本体强度相当.