包套軋制--粉末冶金法制備泡沫鋁夾心板材料的研究.pdf

1、泡沫鋁夾心板具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度及比剛度高等特點(diǎn)，克服了泡沫鋁裸板強(qiáng)度偏低、表面處理及難于連接等問(wèn)題，在汽車(chē)制造、航空、航天、軌道交通等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，是多孔泡沫金屬應(yīng)用制品開(kāi)發(fā)與理論研究的熱點(diǎn)方向。目前，泡沫鋁夾心板主要采用膠粘和熱壓-粉末冶金發(fā)泡工藝，制品板/芯結(jié)合強(qiáng)度低，耐高溫能力差，生產(chǎn)效率低。因此，開(kāi)發(fā)出一種高效率、短流程的泡沫鋁夾心板制備新技術(shù)具有重要的應(yīng)用價(jià)值及理論意義。
　　在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.507

2、04012)和沈陽(yáng)市科技計(jì)劃項(xiàng)目（F10-205-1-59）的資助下，本文開(kāi)展了泡沫鋁夾心板制備新技術(shù)的開(kāi)發(fā)與理論研究工作。為提高粉末利用率，改善板型質(zhì)量，提出了包套軋制-粉末冶金法制備泡沫鋁夾心板的工藝路線。系統(tǒng)研究了主要工藝參數(shù)對(duì)發(fā)泡效果的影響，探討了軋制壓下率、發(fā)泡溫度、發(fā)泡時(shí)間與泡沫鋁夾心板芯層泡沫結(jié)構(gòu)間的關(guān)系。分析了面板/芯層粉末的結(jié)合機(jī)制，確定了優(yōu)化的制備工藝條件。通過(guò)對(duì)發(fā)泡劑TiH2進(jìn)行的表面處理明顯改善了泡沫結(jié)構(gòu)的均勻性

3、與穩(wěn)定性，并對(duì)泡沫結(jié)構(gòu)的演化過(guò)程及穩(wěn)定化機(jī)理進(jìn)行了深入分析，測(cè)試了夾心板的主要力學(xué)性能，并從泡沫結(jié)構(gòu)與面板/芯層結(jié)合狀態(tài)角度探討了夾心板組織對(duì)力學(xué)性能的影響，論文取得了以下有價(jià)值的結(jié)果:
　　1.采用包套軋制的方法可顯著提高粉末利用率，軋制后混合粉末基本無(wú)流失，粉末利用率接近100％，并且包套軋制過(guò)程中芯層粉末沿軋件寬度的變形行為趨于一致，使預(yù)制坯在保證芯層粉末獲得極高致密度，同時(shí)粉末整體的均勻性也明顯改善;綜合考慮粉末致密度與板

4、/芯結(jié)合效果軋制壓下率應(yīng)控制在60％～70％為宜。
　　2.利用自制鋼制模具可實(shí)現(xiàn)預(yù)制坯的快速受限發(fā)泡，發(fā)泡時(shí)間由以往自由發(fā)泡工藝的8～10min縮短至1～2min，降低了破孔及連通孔的形成幾率。受限發(fā)泡保證了泡沫鋁夾心板具有良好的厚度精度。本研究中理想的發(fā)泡工藝為:發(fā)泡溫度為700℃，發(fā)泡時(shí)間60s～70s。
　　3.對(duì)發(fā)泡劑TiH2進(jìn)行表面改性處理可調(diào)整其分解釋氫過(guò)程，使發(fā)泡劑的釋氫峰值溫度與釋氫量符合發(fā)泡工藝要求，本研

5、究中發(fā)泡劑的最佳熱處理工藝為500℃保溫60min。
　　4.在鋁硅合金中添加一定含量的鎂，能夠提高合金的常溫力學(xué)性能和改善加工性能，通過(guò)Mg顆粒的添加，增加了熔體的黏度，從而減小普拉特奧邊界與泡壁之間的壓差而使泡孔穩(wěn)定性提高。本研究中理想的Mg添加量為1.0wt.％左右，能夠使熔體粘度增強(qiáng)，顯著提高泡沫鋁泡孔的穩(wěn)定性。
　　5.泡沫鋁夾心板進(jìn)行三點(diǎn)彎曲測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，本研究制備的泡沫鋁夾心板的最大載荷為0.86kN～0.96