粉末冶金法制备泡沫铝的工艺研究

摘要

粉末冶金法可以制备具有复杂结构的异型件，能实现泡沫铝产品的近净成型等优点而备受关注。本文研究了粉末冶金法制备泡沫铝工艺流程中不同工艺参数对泡沫铝结构的影响;对不同的工艺参数进行了优化，成功制备出孔结构一致，孔径大小均匀的泡沫铝样品，并对制备出的泡沫铝样品的压缩性能进行了初步的探索性研究。
　　 实验研究了压制参数对泡沫铝孔结构的影响。研究结果表明:仅仅依靠冷压，预制件内部会有许多连通孔隙，成为发泡过程中气泡逃逸的通道，因此不能达到可发泡的预制件的要求。预制件的烧结过程对发泡起着至关重要的作用，经过450℃烧结30min，可以有效增加粉末之间的粘结力，在粉末间形成密实的联结体，可以有效阻止后续发泡过程中的气体逃逸现象。
　　 研究了在发泡过程中，预热温度、发泡温度及发泡时间对孔结构的影响，确定了最佳的粉末冶金法制备泡沫铝的工艺参数如下:发泡剂TiH2含量为0.3％wt～0.6％wt时，以90r/min的转速混粉4小时;分别在270MPa压力下冷压，450℃烧结30min，270MPa压力下热压;预制件放入450℃电阻炉中进行预热30min，放入800℃电阻炉中发泡6min～7min，冷却方式为自然冷却。
　　 研究了发泡阶段泡沫铝孔结构的演变过程，主要包括:气泡的形成、生长、合并、坍塌四个阶段。分析了大孔缺陷形成机制并提出相应的优化措施。探索研究了采用优化工艺制备的泡沫铝的压缩性能。结果表明:样品中的大孔缺陷，会导致整体屈服强度的下降;随泡沫铝的孔隙率增加，其屈服强度有所降低。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 泡沫铝的制备方法

1．2．1 熔体发泡法

1．2．2 粉末冶金法

1．2．3 熔体吹气法

1．2．4 FORMGRIP法

1．3 泡沫铝材料的结构特征与性能

1．3．1 泡沫铝材料的结构特点

1．3．2 高能量吸收

1．3．3 高阻尼性能

1．3．4 热物理性能

1．3．5 声学性能

1．3．6 电磁屏蔽性能

1．3．7 材料多功能集成性能

1．4 泡沫铝的应用

1．4．1 汽车工业

1．4．2 航空航天工业

1．4．3 造船工业

1．5 粉末冶金法的研究现状与存在问题

1．5．1 国外研究现状

1．5．2 国内研究现状

1．5．3 目前存在的问题

1．6 本文研究的目的与内容

1．6．1 目标牵引

1．6．2 研究内容

1．6．3 本研究的创新之处

参考文献

第二章 粉末冶金法制备泡沫铝的工艺流程

2．1 原料的选择

2．1．1 基体原料的选择

2．1．2 发泡剂的选择

2．2 实验设备的选择

2．2．1 混粉设备

2．2．2 压制设备

2．2．3 模具设备

2．2．4 发泡设备

2．3 制备的工艺流程

2．3．1 原料配比

2．3．2 混粉

2．3．3 压制

2．3．4 发泡

2．4 泡沫铝相关参数的测量

2．4．1 泡沫铝孔结构分析

2．4．2 胞壁微观组织金相观察

参考文献

第三章 不同工艺参数对制备泡沫铝的影响

3．1 混粉过程对泡沫铝结构的影响

3．2 压制过程对泡沫铝结构的影响

3．2．1 冷压及热压对泡沫铝结构的影响

3．2．2 烧结过程的影响

3．2．3 压力大小的影响

3．3 预热温度及发泡温度对发泡结构的影响

3．3．1 发泡温度

3．3．2 预热温度

3．4 发泡时间对泡沫铝的影响

3．4．1 发泡时间对泡沫铝孔结构的影响

3．4．2 发泡时间对泡沫铝孔隙率的影响

3．5 发泡剂含量对泡沫铝的影响

3．5．1 发泡剂含量对孔结构的影响

3．5．2 发泡剂含量对孔隙率的影响

3．6 本章小结

参考文献

第四章 泡沫化过程孔结构演变及泡沫铝的压缩性能

4．1 泡沫铝孔结构的演化

4．2 泡沫铝孔结构的缺陷

4．2．1 孔结构的度量

4．2．2 大孔缺陷形成机制

4．2．3 孔结构的优化措施

4．3 泡沫铝的压缩性能

4．3．1 泡沫铝的准静态压缩性能测试及分析

4．3．2 变形机理

4．4 最佳制备工艺及样品

4．5 本章小结

参考文献

第五章 全文总结

致谢