基于磷酸盐粘结剂的铝木复合铸造研究

摘要

铝木复合材料结合了铝、木两种材料的低密度优点，充分发挥了各组分的优点，具有优异的比强度和比刚度性能，但其制备工艺限制了铝木复合材料的推广应用。铸造是最经济高效的金属成形工艺，有着较低的生产成本和广泛的适应性，因而研究铸造方法获得铝木复合材料具有显而易见的积极意义。磷酸盐粘结剂具有优异的耐高温性能，且价格低廉，有着广泛地应用，不仅能制备成为木材的黏合剂，还可成为制备成金属的耐高温保护涂层。磷酸盐也是清洁铸造最具潜力的粘结剂，借助湿法再生的磷酸盐粘结剂制备出的磷酸盐涂层涂覆在木材表面，发挥磷酸盐的阻燃特性，通过金属型浇注方法获得铝木复合材料是本研究的核心目标。　　本研究主要是将磷酸、氢氧化铝为原料，将三氧化二铁作为固化剂，电熔石英为填料合成磷酸盐涂层。采用热分析(TG-DSC)技术，并进行 XRD性能表征，探讨了磷酸盐粘结剂的影响因素及固化机理，研究了磷酸盐粘结剂在热分解过程中的反应机理并进行了热动力学分析。实验结果表明基固比为7:1时，磷酸盐粘度最合适；填料含量为30％时，磷酸盐粘结剂的表面性能最优，以三氧化二铁为固化剂时，磷酸盐涂层的固化性能较好。依据试验结果分析出磷酸盐粘结剂在室温到1000℃的热分解过程主要是4个不同的阶段，计算出各阶段的热动力学三因子，并得到四个阶段的热动力学方程。采取正交试验的方法对铝木复合浇注试验进行了研究，并采用极差和方差的方法分析得到铝木复合浇注试验的最佳工艺参数和各因素、水平对试样性能的影响。正交试验结果表明，铝木复合浇注试验的最佳工艺参数是涂刷2层，浇注温度680℃，模具温度300℃，而这些影响因子中涂刷层数和浇注温度为主要影响因子，模具温度为次要因子。

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第一章绪论

1.1引言

1.3磷酸盐粘结剂性能的影响因素及粘结机理

1.4磷酸盐涂层阻燃机理

1.5铝木复合材料概况

1.6国内外研究现状

1.7课题研究目的与研究内容

第二章实验部分

2.1无机磷酸盐涂层的制备

2.2铝木复合浇注实验

第三章磷酸盐粘结剂及涂层的研究

3.1磷酸盐粘结剂密度模型

3.2磷酸盐粘结剂粘度的影响因素

3.3固化剂的选择及固化温度的确定

3.4磷酸盐的固化反应研究

3.5涂层粘着性能及热稳定性能

3.6本章小结

第四章铝木复合浇注工艺研究

4.1涂层厚度的影响

4.2浇注温度的影响

4.3模具温度的影响

4.4铝木复合浇注正交试验

4.5本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文与文献