熔体发泡法和吹气法制备泡沫铝的比较研究

比较研究了熔体发泡法和吹气法制备泡沫铝的工艺过程、泡沫结构特点、泡壁凝固组织、气孔率和气孔尺寸、性能特点和应用.为实际生产和应用中合理选择泡沫铝的制备方法提供参考.     

熔体吹气发泡法制备泡沫铝研究

利用熔体吹气发泡法制备出了闭孔泡沫铝,观察了样品的表面形貌,并通过试验测试其力学性能;分析了发泡温度、Al2O3粉末体积分数对泡沫铝制备的工艺影响。试验结果表明：加入的Al2O3粉末必须达到一定的百分比,铝液中通入气体才会产生泡沫,在700℃和720℃时,Al2O3粉末体积分数的临界点分别为4%和6%;泡沫的稳定性随着温度的增高而降低;Al2O3体积分数越大,气体流量越大,泡沫铝孔径越大;但当Al2O3粉末体积分数超过20%时,很难发泡。     

熔体吹气发泡法制备泡沫铝的试验研究

利用熔体吹气发泡法制备闭孔泡沫铝的工艺以及工艺参数对发泡效果的影响,发现以铝硅合金为原料,Al2O3颗粒为增粘剂制备的泡沫铝孔隙率达90%以上,气孔均匀的泡沫铝其工艺参数为：发泡温度为750～780 ℃,增粘颗粒体积分数为10%～15%,气体流量为0.5～1.5 L/min.研究表明,熔体吹气发泡法制备泡沫铝简单、高效,制备样品孔隙率高,是一种有较好开发前景的制备方法.     

氢化锆熔体发泡法制备小孔径泡沫铝

以ZrH_2为发泡剂,采用熔体发泡法制备铝基小孔径泡沫铝,分析其制备过程及影响孔结构的因素;优化实验室制备泡沫铝的工艺条件;借助图形分析方法表征泡沫铝的孔径分布,并与TiH_2制备的泡沫铝进行了对比;采用改进座滴装置研究铝合金与氢化物的润湿行为.结果表明:ZrH_2较适合制备小孔径泡沫铝;优化工艺条件为:Al 650 g,增粘剂Ca 的加入量2.5%,发泡剂ZrH_2的加入量1.0%,发泡温度680 ℃,搅拌时间1.5 min,保温时间2.5 min;制备的泡沫铝孔径均匀,平均孔径小于1.5 mm;ZrH_2在铝合金中的润湿特点是导致泡沫铝孔径较小的主要原因.     

熔体发泡法制备泡沫金属的发展与展望

对熔体发泡法制备泡沫金属的几种主要工艺及其新的发展作了概述，介绍了其工艺过程，优缺点，适用范围及应用情况。最后对熔体发泡法今后的发展方向和前景作了展望。     

熔体发泡法制备泡沫镁材料的研究

选用ZM5镁合金为主体原料、SiC为增粘剂、MgCO3为发泡剂,对用熔体直接发泡法制备泡沫镁材料进行了研究.结果表明,采用SiC为增粘剂、MgCO3为发泡剂可以制备出低密度、高孔隙率的泡沫镁材料;随着MgCO3或SiC含量的增加,泡沫镁的密度逐渐减小,但当MgCO3含量超过1.5%或SiC含量超过15%时,泡沫镁的密度有所增加;泡沫镁平均孔隙率的变化规律与密度的变化规律相反.     

熔体发泡法制备泡沫铝材工艺探讨

介绍了泡沫铝材的发展过程；以研制过程为依据描述了制备泡沫铝材的基本流租及后续研究针对某些不易实现的工艺条件所做的改进；还就此工艺本身提出了需要解决的问题。     

熔体发泡法制备泡沫铝过程中无泡层的形成与控制

对熔体发泡法制备泡沫铝过程中无泡层的形成与控制进行研究,考察熔体中加入金属镁后的表面张力以及镁的加入对无泡层厚度的影响,结果表明：泡沫铝制备过程中无泡层的形成分为3个阶段,第一阶段为发泡初期短时间内形成,在这个过程中,气泡向上运动,部分液体残留在底部形成无泡层;第二阶段和第三阶段为气泡长大过程,由于液膜液体与Plateau边界处处存在压力差,促使液膜处的液体流向Plateau边界处,最后通过Plateau通道流向底部形成无泡层;向加入3%Ca（质量分数）的纯铝熔体中再加入0.5%Mg后,熔体的表面张力显著降低,泡沫体中无泡层的厚度得到很好的控制。     

熔体直通气体发泡法制备泡沫铝工艺参数的优化

通过模拟工业化连铸生产,在自制的模具上进行泡沫铝的连续喷吹试验研究.当工艺参数为:增粘剂(Al<,2>O<,3>)含量7wt%,发泡温度635℃,气流量0.42L/s,保温温度500℃,水冷时发泡效果最好.     

泡沫铝的新型渗流法制备及其压缩性能

在热传计算的基础上,采用锌粒子为前驱体、铝熔体为渗流体,通过氩气渗流制备通孔泡沫铝;对泡沫铝的制备、压缩性能及锌残余量进行研究。结果表明:滑石粉隔热层厚度与渗流时间之间的关系为x2=7.35×10-8τ;优化的渗流工艺如下:渗流温度740℃、锌粒子预热温度220℃、锌粒子直径3 mm;平均孔径为3 mm的泡沫铝的屈服强度随孔隙率的增加而减小;孔隙率为63%和67%的泡沫铝的屈服强度都随孔径的增大而提高;泡沫铝孔隙率从60%提高到71%,锌残余量从11.3%降低到4.5%。     

碳酸镁发泡剂制备泡沫铝的研究

选用ZL102合金为主体原料,钙为增粘剂,碳酸镁为发泡剂,对用熔体直接发泡法制备泡沫铝进行了研究.结果表明,采用碳酸镁作为发泡剂,钙作为增粘剂,可以制备出低密度、高孔隙率的泡沫铝;随着碳酸镁或钙加入量的增加,泡沫铝的密度逐渐减小;但当碳酸镁或钙加入量超过1%时,泡沫铝的密度有所增加;泡沫铝平均孔隙率的变化规律与密度的变化规律相反.     

吹气法制备泡沫铝单炉发泡工艺中熔体剩余比例的预测

指出吹气法制备泡沫铝的单炉发泡工艺必定会有熔体剩余,并进行了实验验证。建立了单炉发泡工艺中颗粒含量和吹气深度的微分方程,其边界条件就是泡沫的稳定判据公式。对含公称直径9μm Al2O3颗粒的两个A356铝合金发泡过程进行了计算,并与实验值比较。结果表明:计算时,尽管由于将颗粒直径和吸附系数取为定值,使计算存在误差,但结论仍然合理可信;为减少单炉发泡过程的熔体剩余,应该提高颗粒含量和初始吹气深度,减小颗粒尺寸和临界覆盖率。     

铝熔体泡沫化过程中孔结构的控制

在大量试验研究的基础上，探索了铝熔体泡沫过程中控制泡沫铝孔径、孔隙率等结构参数的工艺方法，研究了发泡剂加入量，搅拌及保温时间等对孔结构的影响。     

粉煤灰增粘制备泡沫铝的研究

熔体发泡法是在熔融金属中加发泡剂,搅拌均匀后加热使发泡剂分解产生气体,气体膨胀使金属液体发泡,冷却后即得泡沫固体。在研究中,采用添加氧化物颗粒即粉煤灰来增加熔体粘度。在XRD下观察,粉煤灰中还有大量石英和莫来石,是一种很好的硬质陶瓷颗粒。为了提高粉煤灰与铝的润湿性,采用铝硅合金并加入少量的钙来降低铝液表面张力,使粉煤灰加入更加容易。进行压缩检测发现,孔径接近的泡沫铝的能量吸收效果与密度成正比。     

发泡工艺参数对6061泡沫铝孔结构和压缩性能的影响

以6061铝合金为原料、Ti H₂为发泡剂,通过熔体发泡法制备闭孔泡沫铝。采用正交试验探究Ca添加量、Ti H₂添加量与添加温度,以及发泡保温时间对泡孔结构的影响。采用XRD检测泡壁物相组成,SEM观察微观组织形态,并对6061泡沫铝的压缩性能进行研究。结果表明：泡沫铝孔壁由α-Al基体、Al₄Ca和Al₂₀Ca Ti₂组成。确定6061泡沫铝最佳制备工艺为：Ca添加量2%,Ti H₂添加量0.4%,Ti H₂添加温度650℃,发泡保温时间5 min,该工艺下屈服应力为2.38 MPa,吸能量为1.62 MJ/m³。     

熔体发泡法批量制备泡沫铝板材关键技术的研究

采用熔体发泡工艺,实现了A356合金500 mm×1000 mm×X不同厚度泡沫铝板材的批量制备.对该工艺方法的増粘、发泡剂加入,泡沫均匀性控制等关键技术进行了系统研究.获得了工厂条件下A356合金泡沫铝块体和板材的优化制备工艺参数.对欠、过发泡,中心大孔,裂纹等缺陷的产生原因进行分析,提出了解决方法.     

闭孔泡沫铝材料制备过程中气泡的形成与演化

以熔体直接发泡法制备闭孔泡沫铝材实验为基础,通过获得不同实验阶段的泡沫铝样品,以及对实验样品切面或断面进行观察和分析,描述了在熔体发泡法制造泡沫铝过程中TiH2加入熔体后的分解过程,原始气泡的形成方式以及产生的气泡和未分解TiH2的存在状态;解释了气泡进一步长大的原因和未分解的TiH2如何释放气体;表述了气泡的合并和无泡层的形成.结果表明:未分解的TiH2颗粒粘附在熔体内形成的较小气泡表面,即气/液相界面上;在恒温发泡过程中气泡壁上吸附的尚未分解的TiH2颗粒进一步分解并向气泡内释放气体,使气泡长大;相邻气泡壁上的TiH2局部浓度较高并集中释放气体,导致气泡壁破裂及气泡间的合并.     

粉末冶金法制备泡沫铝材料发泡过程中孔形态的演变

对采用粉末冶金法制备泡沫铝材料进行研究.详细讨论了发泡时间对泡沫铝密度、孔隙率的影响,描述了发泡过程孔结构的演变过程,并对发泡机理进行分析.在发泡过程中,氢气压力作为膨胀动力,在开始阶段,压力随着时间的增加而增大,气泡长大;达到一定值后,由于气泡过度生长而发生破裂,形成塌缩.     

搅拌摩擦焊制备泡沫铝发泡规律研究

采用搅拌摩擦焊(FSW)工艺制备了粉末混合均匀、无缺陷的泡沫铝(AF)预制坯.对获取的高质量预制坯的发泡过程进行研究,探究最佳发泡温度和发泡时间,制备出孔径结构均匀、高孔隙率的铝合金泡沫夹芯板.运用FLUENT中VOF模型,对气泡在熔融铝液中的行为进行了模拟仿真,研究了泡孔在铝基体中的形成、生长、稳定和聚结过程.结果 ...     

偻体发泡法泡沫铝制备工艺及性能的研究

本文研究一种新的泡沫铝制备方法－粉体发泡法。其工艺原理为：混合铝粉与一种发泡剂粉末（TiH2)，在一定温度下轴向压缩得到具有气密结构的预制品，加热预吕使发泡剂分解释放出气体迫使预制品膨胀得到泡沫铝。混合、压制和发泡是粉体发泡法的三个重要环节。本论文详细研究了各个工艺过程，确定了其在试验条件下的最佳工艺参数。混合速率250r/min，混合时间大于6h可以保证得到混合均匀的粉末混合物。压力130－150MPa，压制混合400℃－450℃时可以得到具有气密结构的预制品。同时调整发泡工艺中的参数发泡剂用量（1％左右）、发泡温度（600℃－7200℃），发泡时间（3－15min)可以得到不同孔结构的泡沫铝。泡沫铝的吸能能力和其压缩性能紧密相连。在其压缩应力应变曲线上有很长的一段平台区，显示出较大的吸能能力。其吸能能力受孔隙率的影响，随孔隙率呈非单调变化，在某一孔隙率下具有最大的吸能能力。吸能效率随应变的增加先增大后减小，在应变0．1－0．3之间存在一个峰值。泡沫铝的吸能能力和其压缩性能紧密相连。在其压缩应力应变曲线上有很长的一段平台区，显示出较大的吸能能力。其吸能能力受孔隙率的影响，随孔隙率呈非单调变化，在某一孔隙率下具有最大的吸能能力。吸能效率随应变的增加先增大后减小，在应变0．1－0．3之间存在一个峰值。研究了闭孔泡沫铝的导热性能，结果表明泡沫铝的导热性能低于实体铝，其导热性能不仅与孔隙率有很大的关系，而且其它孔结构及其宏观结构的影响也是不容忽视的。