二次泡沫化制備近凈成型泡沫鋁合金.pdf

1、鋁基體內(nèi)分布的大量無序孔洞使得泡沫鋁具有輕質(zhì)、沖擊能量吸收、阻尼減振等多種優(yōu)異的性能，已成功應(yīng)用于載人航天、高速列車等高技術(shù)領(lǐng)域。此外，多種潛在應(yīng)用對(duì)泡沫鋁平板和異形件的近凈成形技術(shù)提出迫切需求。
　　 和其他制備近凈成型泡沫鋁合金的方法相比，二次泡沫化工藝制備近凈成型泡沫鋁合金有著制備效率高、設(shè)備要求低的優(yōu)點(diǎn)，值得繼續(xù)發(fā)展。目前對(duì)二次發(fā)泡工藝中影響產(chǎn)品孔結(jié)構(gòu)、孔隙率的因素及其作用機(jī)理的很多方面仍不清楚，特別是氫化鈦氫含量在不同

2、階段的消耗及相應(yīng)影響尚未清楚。
　　 針對(duì)二次泡沫化工藝，本文首先通過加熱氧化處理調(diào)節(jié)氫化鈦的分解特性，并對(duì)加熱氧化處理的氫化鈦進(jìn)行了XRD分析、SEM分析和熱分析。研究表明:加熱氧化處理對(duì)氫化鈦顆粒表面形貌影響很小，沒有觀察到相組成的變化，但處理后氫化鈦氧含量顯著增加，不同溫度處理相同時(shí)間，氧含量變化不大;加熱氧化處理降低了氫化鈦的氫含量，可顯著抑制氫化鈦分解。采用非等溫法得到了各處理?xiàng)l件下處理后的氫化鈦熱分解動(dòng)力學(xué)方程。利用

3、熱分解動(dòng)力學(xué)方程對(duì)不同處理?xiàng)l件處理的氫化鈦用于二次發(fā)泡工藝的可行性進(jìn)行分析，推導(dǎo)出發(fā)泡劑二次熱分解轉(zhuǎn)化率公式，計(jì)算表明各處理?xiàng)l件的氫化鈦均可用于二次發(fā)泡工藝;可通過提高二次泡沫化預(yù)設(shè)溫度及縮短預(yù)制件制備階段發(fā)泡劑分解時(shí)間來提高二次氫氣產(chǎn)率。
　　 對(duì)各處理?xiàng)l件氫化鈦的二次熱分解產(chǎn)氣量及其產(chǎn)氣速率進(jìn)行了分析，并通過一次泡沫化實(shí)驗(yàn)，選用400℃×3h處理的氫化鈦?zhàn)鳛槎闻菽に嚨陌l(fā)泡劑;確定發(fā)泡劑攪拌分散時(shí)間選擇為240s附近區(qū)間

4、，冷卻方式為底噴+側(cè)噴。
　　 本文主要研究了溫度、預(yù)制件基體及預(yù)制件初始孔隙率對(duì)二次泡沫化過程的影響。研究表明:預(yù)制體的升溫相變DSC曲線為鋁合金相變曲線和氫化鈦分解曲線的疊加;獲得充型良好的樣品所需的二次發(fā)泡時(shí)間與二次泡沫化預(yù)設(shè)溫度負(fù)相關(guān);二次發(fā)泡溫度影響預(yù)制件二次泡沫化充型性能，過高、過低都會(huì)使預(yù)制件充型性能下降;較低的二次發(fā)泡溫度有利于獲得孔結(jié)構(gòu)均勻的產(chǎn)品;合適的預(yù)熱溫度可以改善二次泡沫化產(chǎn)品的孔結(jié)構(gòu);預(yù)制件初始孔隙率越

5、小，其二次發(fā)泡特性越好。鋁合金比純鋁更適宜于二次泡沫化工藝。
　　 采用微孔演化實(shí)時(shí)成像裝置觀察二次泡沫化過程中的氣泡的演變，認(rèn)為大孔缺陷主要有三種形成機(jī)制:單個(gè)氣泡異常長大機(jī)制、相鄰泡沫合并機(jī)制及PB區(qū)破壞機(jī)制;建立了預(yù)制件自由生長數(shù)學(xué)模型，由該模型可知二次泡沫化過程中預(yù)制件膨脹率和預(yù)制件初始孔隙率、發(fā)泡劑加入量、發(fā)泡劑分解動(dòng)力學(xué)、二次泡沫化預(yù)設(shè)溫度、二次泡沫化時(shí)間及預(yù)制件尺寸等因素有關(guān)?；诒疚难芯績?nèi)容，對(duì)二次泡沫化工藝進(jìn)行