铝基、镁基合金熔体热物理性质测定及应用研究

摘要

熔体直接发泡法制备泡沫铝、镁材料的过程与铝基、镁基熔体热物理性质有着密切的联系，如合金熔体的粘度影响发泡过程中熔体的排液和气泡的稳定性，表面张力与气泡形核和长大的关系密切。此外，这些性质也与合金熔体的流动关系十分密切，进而影响泡沫的凝固。由于合金成分的变化直接造成铝、镁熔体性质的改变，研究不同成分合金熔体的热物理性质对指导泡沫金属的制备具有重要的意义。
　　本文向纯铝熔体中添加Ca、Mg、 Si元素，向纯镁熔体中添加Al、Ca和SiC颗粒。采用回转振动式—高温熔体粘度仪测量Al-Ca、Al-Si二元合金熔体以及镁合金Mg-12Al-3Ca和镁合金添加SiC颗粒后的复合材料的粘度;采用最大气泡法测定Al-Ca、Al-Si、Al-Mg二元合金熔体、Al-3％Ca-Mg、Al-3％Ca-Si三元合金以及镁合金Mg-12Al-3Ca和镁合金添加SiC颗粒后的复合材料的表面张力;对座滴法测定接触角的装置进行了安装和调试;进行了泡沫铝材料的制备研究，以及结构表征。主要研究结果如下:
　　(1) Al-Ca合金随着Ca含量的增加粘度增大，表面张力减小。Al-Si合金随着Si含量的增加，合金熔体的粘度随之降低，表面张力随之升高。Al-Mg合金随着Mg含量的增加，合金的表面张力降低。
　　(2)以Al-3％Ca（质量分数，下同）为基体添加Mg和Si，随着Mg含量的增加，相比于Al-3％Ca表面张力降低;随着Si含量的增加相比于Al-3％Ca，表面张力升高。
　　(3)以Mg-12Al-3Ca为基体添加SiC颗粒，测定其表面张力和粘度，与基体相比，粘度降低，表面张力升高。
　　(4)在以熔体直接发泡法制备泡沫铝材料过程中，随着Ca含量的增加，泡沫体的表观密度降低，孔隙率增大，能够制备出良好结构的泡沫铝材料。在固定Ca含量(3％)的条件下，随着Mg含量的增加，泡沫体的密度先减小后增大，当Mg含量超过1％时泡沫体内部出现裂纹和气泡合并现象。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

引言

1．1 金属熔体热物理性质

1．1．1 粘度

1．1．2 表面张力

1．1．3 润湿性

1．2 金属熔体热物理性质的测定方法

1．2．1 熔体粘度的测定方法

1．2．2 熔体表面张力的测定方法

1．2．3 润湿性的测定方法

1．3 本文研究的主要意义及内容

第2章 原料准备与实验原理

2．1 实验原料与设备

2．1．1 合金制备实验原料和设备

2．1．2 SiC颗粒预处理设备

2．1．3 SiC颗粒表面的预处理方法

2．2 金属合金的配制

2．2．1 实验装置

2．2．2 实验方法

2．3 回转振动式—高温熔体粘度仪测定粘度

2．3．1 实验方法

2．3．2 实验原理

2．4 最大气泡法测定表面张力

2．4．1 实验方法

2．4．2 实验原理

2．5 座滴法装置的安装与调试

2．5．1 实验装置

2．5．2 实验过程

2．5．3 数据处理

2．5．4 实验原理

2．6 泡沫金属的主要表征方法

第3章 铝基、镁基合金熔体热物理性质的测定

引言

3．1 铝基、镁基合金熔体表面张力的测量及结果分析

3．1．1 Al-Ca二元合金的粘度测量结果与分析

3．1．2 Al-Si二元合金的粘度测量结果与分析

3．1．3 镁合金和镁合金／SiC复合材料的粘度测量结果与分析

3．2 铝基、镁基合金熔体表面张力的测量及结果分析

3．2．1 Al-Ca二元合金的表面张力测量结果与分析

3．2．2 Al-Mg二元合金的表面张力测量结果与分析

3．2．3 Al-3％Ca-Mg三元合金的表面张力测量结果与分析

3．2．4 Al-Si二元合金的表面张力测量结果与分析

3．2．5 Al-3％Ca-Si三元合金的表面张力测量结果与分析

3．2．6 镁合金及Mg／SiC复合材料的表面张力测量结果及分析

3．3 本章小结

第4章 铝熔体的热物理性质对泡沫铝的影响研究

引言

4．1 熔体直接发泡法

4．1．1 实验装置与设备

4．1．2．原料及原料性质

4．1．3 试验过程

4．2．粘度对泡沫铝制备的影响

4．2．1 密度、孔隙率的测量与计算

4．2．2 泡沫体宏观结构

4．2．3 泡沫铝生长过程

4．2．4 泡壁微观表征及机理分析

4．3 表面张力对泡沫铝制备的影响

4．3．1 密度、孔隙率的测量与计算

4．3．2 泡沫体宏观结构

4．3．3 泡沫铝生长过程

4．3．4 泡壁微观表征及机理分析

4．4 粘度和表面张力对泡沫铝影响的理论验证

4．5 熔体直接发泡法的改进与比较

4．5．1 实验流程的比较

4．5．2 实验容器的比较

4．5．3 实验产品的比较

4．6 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢