泡沫鋁粉末冶金復(fù)合加熱法制備技術(shù)的試驗研究.pdf

1、泡沫鋁作為一種新型的功能結(jié)構(gòu)材料,由于它的輕質(zhì)、阻燃、阻尼、高能量吸收等優(yōu)良的物理性能,近幾年來在航空航天、汽車、建筑等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用.粉末冶金法制備泡沫鋁由于其預(yù)成型性和后續(xù)加工量少,以及可以方便的制備三明治式材料等許多優(yōu)點,開始得到廣大科技工作者越來越多的重視.TiH<,2>作為目前一種制備泡沫鋁的最好發(fā)泡劑,其性能對泡沫鋁的發(fā)泡過程具有很大的影響,因而開展有關(guān)TiH<,2>釋氣特性、緩釋改性處理、發(fā)泡過程中的氣泡行為以及發(fā)泡效

2、果的評價等方面的基礎(chǔ)研究,對泡沫鋁的制備工藝改進、氣泡尺寸的控制和高孔隙率的泡沫鋁材料制備均有著重要的指導(dǎo)意義.本文采用專門設(shè)計的試驗裝置,利用直接集氣法研究了TiH<,2>的釋氣特性、空氣中加熱氧化緩釋處理及緩釋效果的影響因素,結(jié)合XRD分析技術(shù),還研究了釋氣過程和加熱氧化處理TiH<,2>的氧化產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變規(guī)律;本文還在粉末冶金制坯等技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出預(yù)制塊采用浸入鋁液直接加熱和Ar氣氣氛中保溫的復(fù)合加熱新方法;重點研究了發(fā)泡劑含量和

3、緩釋處理、發(fā)泡保溫溫度保溫時間、增粘劑Al<,2>O<,3>的含量等制備工藝參數(shù)對泡沫鋁結(jié)構(gòu)特性的影響;還研究了氣泡在保溫發(fā)泡階段的演變過程.根據(jù)相對方差理論,提出泡沫鋁孔徑均勻度系數(shù)K的概念和其表達式,以評價泡沫鋁結(jié)構(gòu)特性和發(fā)泡效果.研究結(jié)果表明:TiH<,2>在380~390℃開始釋氣,釋氣過程具有三個明顯的階段,其中釋氣最快在630~715℃第二階段,并發(fā)生共析反應(yīng)生成β相;加熱緩釋處理可以提高釋氣開始溫度,表明氧化產(chǎn)物對TiH<

4、,2>有較好的緩釋效果;TiH<,2>緩釋處理后還具有明顯的顏色特征,在低于550℃加熱條件下,隨溫度的提高和保溫時間的延長,TiH<,2>的顏色具有灰色→金綠色→金黃色→紫色→藍色的變化趨勢,顏色的變化表征了氧化產(chǎn)物的厚度和相的改變,同時表明氧化是一個漸進的過程.在保溫發(fā)泡的過程中氣泡具有由裂紋式氣孔到圓形或橢圓形氣孔然后發(fā)展為多面體結(jié)構(gòu)的演變趨勢.在發(fā)泡的后期,由于泡壁的減薄和氣泡的排液現(xiàn)象會導(dǎo)致氣泡的合并和泡沫鋁的塌陷.TiH<,

5、2>的含量直接影響泡沫鋁的孔隙率和孔徑分布,隨著TiH<,2>含量的增加,其孔徑均勻性變好,當含量超過1.5％時,泡沫鋁的發(fā)泡特性變差;TiH<,2>在一定溫度和時間內(nèi)被加熱氧化處理后,可以提高TiH<,2>的利用率和發(fā)泡效果;在一定含量發(fā)泡劑條件下,預(yù)制塊的加熱保溫溫度和保溫時間是影響發(fā)泡效果的關(guān)鍵工藝參數(shù),保溫溫度偏高,保溫時間則較短,反之,保溫時間則延長;當保溫溫度過高或保溫時間過長,泡沫鋁氣泡分布特性及孔隙率將有所降低;選擇72