基于氣體捕捉法的泡沫鈦制備方法研究.pdf

1、隨著結(jié)構(gòu)輕量化、結(jié)構(gòu)功能一體化要求的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)泡沫金屬的研究逐漸成為熱點(diǎn)，其中的泡沫鈦因具有相對(duì)質(zhì)量輕、力學(xué)性能優(yōu)異、耐腐蝕性好等特點(diǎn)，使其具有廣闊的應(yīng)用前景。但目前多數(shù)泡沫鈦制備方法制備出的泡沫鈦并不是很理想，且發(fā)泡工藝與孔隙大小形貌難以控制，遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)應(yīng)用要求。
　　本文利用粉末冶金技術(shù)，通過氣體捕捉法開展泡沫鈦的制備，對(duì)其發(fā)泡工藝過程進(jìn)行了研究。在830-1010℃范圍內(nèi)，泡沫鈦孔隙率隨著發(fā)泡溫度的升高先增大后減小，當(dāng)

2、溫度為950℃時(shí)，孔隙率達(dá)到最大的32％;泡沫鈦孔隙率隨著發(fā)泡時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增大，但當(dāng)發(fā)泡時(shí)間大于10h后，孔隙率幾乎不再增加。對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，獲取了最大孔隙率的最優(yōu)參數(shù)是950℃條件下發(fā)泡10h。利用金相顯微鏡OM、掃描電鏡SEM對(duì)泡沫鈦微觀特征進(jìn)行了觀察分析，研究了等溫蠕變發(fā)泡過程孔隙率和微觀孔洞的變化規(guī)律，結(jié)果表明，泡沫鈦內(nèi)孔洞多為球形并且彌散分布，最大孔孔徑達(dá)到170μ m。造成孔洞及孔壁形態(tài)不同的原因是不同發(fā)泡溫度下孔壁蠕

3、變變形的輔助機(jī)制不同，950℃及以下為晶界滑動(dòng)，高于950℃為晶內(nèi)滑移。
　　通過對(duì)基于氣體捕捉法制備的泡沫鈦發(fā)泡過程進(jìn)行分析，研究了泡沫鈦的等溫蠕變機(jī)理，推導(dǎo)出泡沫鈦蠕變發(fā)泡動(dòng)力學(xué)方程，影響泡沫鈦孔隙率的主要因素是發(fā)泡溫度和基體的蠕變抗力。通過實(shí)驗(yàn)獲取了不同溫度條件下，孔隙率與發(fā)泡時(shí)間的關(guān)系曲線，并建立了其動(dòng)力學(xué)曲線;利用金相顯微鏡對(duì)泡沫鈦基體的微觀組織進(jìn)行了分析。研究表明:雖然發(fā)泡速率與發(fā)泡溫度成正比，與基體材料蠕變抗力成反比

4、，但是隨著溫度的升高，發(fā)泡速率并沒有一直增加，原因是基體材料的微觀組織結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化，導(dǎo)致其蠕變抗力隨溫度的升高先減小后增大，由此證明了上述動(dòng)力學(xué)曲線的合理性。
　　影響泡沫鈦壓縮性能的主要因素是孔隙率，在800MPa應(yīng)力作用下，隨著泡沫鈦孔隙率的增加，泡沫鈦的應(yīng)變量逐漸增加，造成泡沫鈦壓縮試驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線存在一個(gè)很寬的平臺(tái)區(qū)，致使泡沫鈦吸收的能量也在逐漸升高，30％孔隙率的泡沫鈦吸收的能量是其預(yù)制坯吸收能量的近7倍。通過對(duì)