温度对PCM法制备大尺寸泡沫铝的影响

在对静态PCM法制备泡沫铝的研究基础上,设计出动态制备大尺寸泡沫铝的实验装置,通过调整温度来控制预制体的发泡。研究了两种不同牵引速度（0.496 mm/s、0.687 mm/s）下预制体的发泡过程,研究发现：所得大尺寸泡沫铝孔结构质量（通过孔隙率、当量圆直径来衡量）随着发泡温度升高而提高,当温度超过800℃（v=0.496 mm/s）、820℃（v=0.687 mm/s）时,泡沫铝孔结构质量反而会下降。同时对其影响机理进行了分析。当牵引速度为0.496 mm/s时,发泡温度在780℃～800℃时,可以获得孔隙率在70%以上,孔径在2.75 mm左右,孔结构圆形度在0.68以上的大尺寸泡沫铝;当牵引速度为0.687 mm/s时,发泡温度在800℃～820℃时,可以获得孔隙率在65%～70%,孔径在2.5 mm左右,孔结构圆形度在0.67以上的大尺寸泡沫铝。     

PCM法制备泡沫铝复合件的研究与展望

介绍了国内外PCM法制备泡沫铝的现状,分析了PCM法制备泡沫铝的工艺以及对发泡填充过程的影响因素,泡沫铝的优良性能以及在各领域的应用。并对PCM法制备复合结构的方法、实现冶金结合的原理及其性能做了介绍。对现存的问题做了归纳。     

泡沫铝三明治结构粉末冶金法制备工艺及泡孔结构优化

粉末冶金法可实现泡沫铝三明治结构面板/芯层的冶金结合,并在制备近终型泡沫铝异型件上优势突出。基于国内研究现状,本文完善了粉末冶金法制备工艺,并优化了泡孔结构。研究发现,芯层采用AlMg4Si8铝合金成分组成,钢质面板经边缘焊接密封处理后,当芯层粉末松装密度为1.12 g/cm_³时,在1500 kN轧制压力、0.06 m/s轧制速度及55％轧制压下率下,对灌满芯层粉末的包覆面板进行450 °C热轧,获得了面板/芯层冶金结合、致密度高的发泡前驱体。另外,当发泡剂TiH₂被低熔点Sn包覆预处理后,在发泡初期分解出的H₂被液态Sn包裹,避免了在固态基体空隙间的扩散,减少了裂纹的产生,发泡前驱体在720 °C发泡300 s后可获得泡孔结构相对均匀、72.7%孔隙率的泡沫铝三明治结构。     

预制体制备方式对PCM法泡沫铝发泡行为的影响

采用冷压法、热压法和挤压法3种方式制备了预制体试样,研究试样在不同加热炉温下的发泡行为。结果表明：采用冷压法时,几种加热温度下制备的预制体均不能发泡;采用热压法制备的预制体的发泡效果随加热速度而异,炉温为725℃时,没有发泡,试样裂开;炉温为750℃和800℃时,试样发泡成功;采用挤压法制备的预制体在不同炉温下均能发泡。当压力平衡温度（Tp）小于可发泡温度（Tf）时,预制体不能发泡;当Tp〉Tf时,预制体可以发泡,且△（Tp-Tf）越大,发泡效果越好;预制体制备方式和加热速度对PCM法制备泡沫铝的发泡效果和行为有显著影响,其中采用挤压法制备的预制体性能最好。     

泡孔结构对开孔泡沫铝压缩力学性能的影响

采用渗流工艺制备出不同孔径的均匀孔结构和混合孔结构的开孔泡沫铝，研究了孔结构(孔径大小及其比例分布)对开孔泡沫铝压缩力学性能的影响。结果表明：对于均匀孔径的开孔泡沫铝而言，在相对密度不变的条件下，孔径大小对其压缩性能几乎没有影响；而当泡沫铝的孔结构是由不同尺寸的孔相混合时，则大孔与小孔的相对体积比对其力学性能，特别是弹性模量具有较大影响，大、小孔径按适当比例混合可使开孔泡沫铝相对密度降低而刚度显著升高。     

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。     

泡沫铝预制品制备工艺的研究

粉末实体发泡法泡沫铝制备工艺包括混合、压制和发泡三个过程。本文对其压制工艺进行了详细研究。试验表明压制温度和压力是压制工艺的两个最重要的工艺参数，同时升温与加压可以保证得到具有气密结构的预制品。根据正交试验，得到试验条件下的压制工艺参数：压力约为130Mp-150Mp，压制温度为400℃-450℃。     

基于热压成形无约束条件下泡沫铝气孔结构的演变

泡沫铝是一种新型的具有广泛应用前景的材料,对其制备工艺、性能和应用的研究已取得了较大的进展。制备工艺仍然是泡沫铝发展的最基本的问题,本文以热压成形无约束条件下的PCM法发泡工艺作为主要的研究对象,并对泡沫铝气孔结构的演变进行研究,结果表明:炉温温度对泡沫铝的发泡有着重要影响:当炉温700℃时,加热速度很慢,试样不能获得好的发泡效果,当炉温为750℃、800℃、850℃时,均能得到良好的发泡效果,其能达到的最大孔隙率分别为:55.1%、60.5%、64.2%,炉温越高,试样达到熔点需要的时间越短。泡沫铝试样孔结构的演变过程为:形核,长大,达到峰值后坍塌。     

占位法制备球形孔泡沫铝的结构与性能研究

以氯化钙、硬脂酸、硫代硫酸钠、尿素作为造孔剂,利用占位法进行孔径为1～2 mm,孔隙率为60%、70%、80%球形孔泡沫铝的制备。对其孔结构(孔面积、孔圆形度)、压缩性能和吸能效果进行对比分析。结果表明：氯化钙-泡沫铝因其具备较好的孔结构,所表现出的压缩性能和吸能效果也更优异。     

二元孔结构对开孔泡沫铝力学性能的影响

采用有限元模拟了不同孔径比和体积比的二元孔径结构对开孔泡沫铝力学性能的影响,并取得了相应参数.用渗流法制备出相应孔参数的泡沫铝,并对其进行压缩试验加以验证.模拟和实验结果均表明,当泡沫铝的孔结构由大、小孔按一定的尺寸比和体积比组成时,泡沫铝的强度和刚度显著提高,孔径尺寸比和体积比分别为0.40～0.45和0.07～0.12是最优的.     

盐球渗透铸造法制备开孔泡沫铝的孔结构及压缩性能

使用圆盘造粒机制备近球形的NaCl颗粒,并将其用于渗透铸造制备开孔泡沫铝。盐球的平均抗压缩强度为3.9 MPa,在超声波清洗机中可在5 min内完全塌陷。通过控制热压烧结时间为0.5～2 h,热压温度700℃,可制备堆积密度在0.66～0.83 g/cm³的预制体。延长热压烧结时间会使开孔泡沫铝的孔径从0.48 mm增加到1.16 mm,孔隙率从64%增加到82%。压缩实验结果表明,不同孔隙结构下泡沫体的宏观变形特征基本相同,均表现出逐层塌陷的变形特征。此外,泡沫铝的致密化应变值、弹性模量、平台屈服应力和能量吸收能力均随着孔隙率的增加而降低。当孔隙率为64%时,能量吸收能力最大(15.0 MJ·m^-3)。     

The Structure Control of Aluminum Foams Produced by Powder Compacted Foaming Process

A new technique, powder compact foaming process for the production of aluminum foams has been studied in this article. According to this method, the aluminum powder is mixed with a powder foaming agent (Till2). Subsequent to mixing, the powder blend is hot compacted to obtain a dense semi-finished product. Upon heating to temperatures within the range of the melting point, the foaming agent decomposes to evolve gas and the semi-finished product expands into a porous cellular aluminum. Foaming process is the key in this method. Based on experiments, the foaming characteristics were mainly analyzed and discussed. Experiments show that the aluminum-foam with closed pores and a uniform cell structure of high porosity can be obtained using this method by adjusting the foaming parameters: the content of foaming agent and foaming temperature.     

添加造孔剂法制备开孔泡沫铝及其性能研究

以球形尿素颗粒为造孔剂,采用传统的粉末冶金工艺制备开孔泡沫铝并研究了其性能.结果表明,添加造孔剂法制备的泡沫铝可以任意控制孔隙率及孔径的大小,且孔结构良好,保持了造孔剂的形状;高的烧结温度使泡沫铝的压缩强度提高,但过高的温度将导致孔壁熔化.本试验制成的泡沫铝其压缩曲线和泡沫金属典型压缩曲线相似,且抗压强度和经典理论计算结果一致.     

泡沫铝的制备方法及应用进展

概述了泡沫铝的各种制备方法研究进展。根据制备过程中铝的状态可以将制备方法分为三类：固相法、液相法、电沉积法。液态铝能够通过直接注入气体、加入发泡剂或生成过饱和固一气共晶体的方法制得泡沫铝,间接方法包括熔模铸造法和渗流铸造法。如果往铝粉末压块中加入发泡剂,通过加热使发泡剂分解同样能得到泡沫铝。类似的方法还包括粉浆烧结法、散粉烧结法等。最后描述了泡沫铝的结构和优良性能,并对泡沫铝在各领域的应用进行了概括和展望。     

基于发泡剂预处理的两步法泡沫铝制备工艺研究

研究了基于发泡剂预处理的两步法泡沫铝制备工艺,即获得可发泡的预制品,发泡剂在熔体中分散和重新升温发泡,发泡剂分解释气.通过在发泡剂表面涂敷铝溶胶,推迟分解释气时间(4 min左右),实现了将发泡剂在熔体中的分散和分解发泡分开的目的.研究了各阶段工艺参数对发泡效果的影响规律,分析确定了试验条件下的最佳工艺参数值.结果表明,经缓释处理的发泡剂用量为2%、混合搅拌时间为3 min时,可得到质量较好的泡沫铝预制品.     

泡沫铝及泡沫铝夹心板的制备方法

泡沫铝因其低密度、高比刚度、缓冲抗震等优良特性,越来越受到人们关注,逐渐将在汽车、航空等领域得到运用.本文介绍了泡沫铝及泡沫铝夹心板的几种主要制备工艺,并对其优缺点进行了阐述性分析.     

泡沫铝的动态力学性能研究

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)技术,研究了孔隙率对泡沫铝在高应变速率(700s(-1)~~2600s(-1)~)条件下力学性能的影响,并与准静态条件下(1×10(-3)~s(-1)~)的性能进行了对比。实验发现泡沫铝在准静态和动态条件下呈现逐层破坏的特征,从而在应力-应变曲线上出现一平台区;由于铝合金本身存在的应变速率敏感性和多孔材料中气体的作用,使泡沫铝的平台应力随应变速率的增加而增大,当孔隙率较低时,增加尤为明显;泡沫铝的应变速率敏感度随应变的变化而变化。