基于半固态成形技术泡沫铝孔结构的控制

摘要

泡沫铝是一种多功能复合材料，它独特的结构与性能使得其在汽车、建筑等领域有着广泛的应用前景；熔体发泡法是制备闭孔泡沫铝的一种主要方法，然而，这种方法存在着工艺过程控制困难，孔结构不均匀的问题，限制着其广泛应用。 针对上述问题，本文提出了一种基于半固态成形技术的两步法泡沫铝制备新工艺——SSF（Semi-solid foaming）法。对TiH2表面涂覆工艺与材料，SSF法的基本原理、工艺过程、参数对发泡过程及孔结构的影响、微观组织的变化、参数的优化等问题进行了研究。主要研究结果如下： 1．采用自制涂覆材料（铝溶胶，主要成分为Al2O3）对TiH2进行表面涂覆处理后，TiH2的分解温度可提高50℃以上，开始分解的时间可延长2min以上，和铝液的润湿性得到改善。 2．通过施加机械搅拌，凝固组织由发达的枝晶组织转变成为近球状、球状的半固态非枝晶组织，使熔体在较低的温度下（半固态温度区）仍具有良好的流动性，从而保证了经涂覆处理的TiH2颗粒，能够弥散混合在铝硅熔体中不至于大量分解，获得可发泡预制体。 3．采用SSF法，获得了孔结构较均匀，孔隙率为74．6％、孔径范围为2．1mm-3．2mm（平均值2．3mm）、平均圆形度为0．812的泡沫铝硅合金；试验条件下的最佳工艺条件为：搅拌温度为580℃，搅拌时间为0．5min，搅拌速度为1200r/min，二次发泡温度为720℃，发泡时间为15min。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1 半固态成形技术简介

1.1.1 半固态成形技术的概念

1.1.2 半固态成形技术的特点

1.1.3 半固态成形技术的应用及发展前景

1.2 泡沫铝简介

1.2.1 泡沫铝的性能及应用前景

1.2.2 泡沫铝的制备方法

1.2.3 泡沫铝材料发展新趋势

1.3 选题背景及主要研究内容

1.3.1 选题背景

1.3.2 主要研究内容

第二章 试验方法

2.1 材料

2.2 试验原理

2.3 试验设备与仪器

2.4 试验制备工艺和试验参数

2.4.1 试验工艺过程

2.4.2 试验工艺参数

2.4.3 泡沫铝孔结构参数

2.5 泡沫铝孔结构的测量与分析方法

2.5.1 孔隙率的测量计算

2.5.2 泡沫铝孔结构的图像分析

第三章 发泡剂预处理研究

3.1 发泡剂TiH2的来源

3.2 发泡剂TiH2的物理化学性能

3.2.1 物理性能

3.2.2 化学性能

3.3 表面涂覆材料的选择及配制

3.3.1 表面涂覆材料的选择

3.3.2 铝溶胶的配制

3.4 TiH2表面涂覆工艺流程及理论分析

3.5 涂覆后TiH2释气能力分析

3.7 小结

第四章 预制体制备工艺研究

4.1 预制体制备工艺流程

4.2 搅拌器结构的设计

4.2.1 搅拌浆叶片结构确定

4.2.2 搅拌浆的防腐

4.3 试验方法及结果

4.3.1 试验方法

4.3.2 实验结果及分析

4.3.3 讨论

4.4 主要工艺参数对孔结构的影响

4.4.1 搅拌温度和搅拌转速的影响

4.4.2 搅拌时间的影响

4.5 小结

第五章 预制体的二次发泡工艺研究

5.1 发泡原理

5.1.1 气泡的形成机理

5.1.2 气泡的生长和演变

5.2 试验方案及各工艺参数确定

5.2.1 试验方案

5.2.2 发泡温度的确定及影响

5.2.3 发泡时间的确定及影响

5.3 小结

结论

参考文献

在校研究成果

致谢