高孔隙率泡沫铝制备及结构控制

摘要

粉末冶金发泡法由于能够实现泡沫铝异形件的近净成形和制备泡沫铝芯三明治结构而受到广泛关注，但存在泡沫结构均匀性控制难度大等问题。为此本文重点研究了发泡剂和铝粉的预处理以及添加SiC颗粒等工艺对孔结构均匀性的影响，同时对泡沫铝三明治板制备工艺进行了初步探索，得出以下主要结果:
　　 确定了粉末冶金发泡法制备泡沫铝的较优工艺参数:热挤温度450℃，热挤压力900MPa，发泡温度750℃，发泡时间660s。
　　 研究了氧化处理对氢化钛分解特性的影响。随氧化温度和氧化时间的增加，氢化钛的初始分解温度及分解峰值温度升高，用于发泡实验时，使泡沫铝的孔隙率及平均孔径尺寸显著增加。氢化钛的氧化处理工艺以550℃×3h为宜。研究了泡沫铝孔结构的控制因素，发现熔体粘度对孔结构质量有较大影响:粘度较低时孔结构较差;增大粘度可以抑制熔体毛细力、减少孔合并以及重力排液，提高泡沫铝质量。球磨和高温处理可提高铝粉表面氧含量、增加氧化膜体积分数使熔体粘度提高，从而可有效改善泡沫铝孔结构的均匀性和稳定性。试验表明，铝粉球磨30min或600℃×2h高温氧化能得到较好的效果。此外，添加适量的碳化硅颗粒也可以增加熔体粘度，提高泡沫铝质量。随SiC粒度的增大，其合理加入量相应提高。
　　 通过控制面板/可发泡芯的轧制变形量，可使板芯界面紧密复合。三明治预制坯加热发泡后，面板和泡沫铝芯的界面实现了冶金结合。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 泡沫铝的性能及应用

1．2．1 泡沫铝的性能

1．2．2 应用前景

1．3 粉末冶金发泡法研究现状

1．3．1 粉末冶金发泡法的国内外生产现状及特点

1．3．2 粉末冶金法优化研究

1．3．3 泡沫铝三明治板研究现状

1．3．4 研究中存在的问题

1．4 研究目的及内容

参考文献

第二章 实验方法及参数

2．1 实验原料

2．2 工艺流程及参数

2．2．1 泡沫铝制备流程及参数

2．2．2 泡沫铝三明治板制备流程及参数

2．3 实验设备

2．3．1 混粉设备

2．3．2 球磨设备

2．3．3 模具

2．3．4 压制及轧制设备

2．3．5 发泡加热设备

2．4 分析测试方法

2．4．1 原料测试

2．4．2 泡沫铝孔结构分析

2．4．3 预制件及泡壁微观组织观察

参考文献

第三章 工艺参数选择与发泡过程研究

3．1 工艺参数选择

3．1．1 温度对发泡时问的影响

3．1．2 温度对孔结构的影响

3．2 TiH2含量对孔结构的影响

3．3 孔结构及显微组织演化

3．3．1 发泡过程中孔结构演化

3．3．2 发泡过程中泡壁显微组织演化

3．4 本章小结

参考文献

第四章 发泡剂预处理对孔结构的影响

4．1 氢化钛的氧化处理与分析

4．1．1 氧化钍的加热氧化处理

4．1．2 预处理后TiH2外观形貌

4．1．3 预处理后TiH2相组成

4．1．4 顶处理后TiH2的分解特性

4．2 发泡剂预处理对孔结构的影响

4．3 本章小结

参考文献

第五章 铝粉预处理及添加固相颗粒对孔结构的优化

5．1 铝粉表面氧含量对发泡过程的影响

5．1．1 铝粉表面形貌及表面氧含量分析结果

5．1．2 表面氧含量对孔结构的影响

5．1．3 氧含量对孔结构影响机理分析

5．2 铝粉预处理对发泡过程的影响

5．2．1 铝粉球磨对发泡过程的影响

5．2．2 铝粉高温氧化对发泡过程的影响

5．3 添加固相颗粒对发泡过程的影响

5．3．1 固相颗粒对结构的影响

5．3．2 固相颗粒对孔稳定性的影响

5．3．3 固相颗粒对孔结构及其稳定性影响机理

5．4 本章小结

参考文献

第六章 泡沫铝三明治板制备工艺研究

6．1 AFS预制坯制备工艺

6．1．1 粉术包套轧制工艺

6．1．2 板／可发泡芯轧制工艺

6．2 发泡

6．2．1 粉末包套轧制AFS预制坯发泡

6．2．2 板／可发泡芯轧制AFS预制坯发泡

6．3 板芯界而微观分析

6．4 本章小结

参考文献

第七章 结论

致谢

攻读学位期间主要成果