球形孔泡沫鋁合金和二次泡沫化形成異型件研究.pdf

1、航天、國(guó)家試驗(yàn)和輕武器等國(guó)家高技術(shù)領(lǐng)域現(xiàn)實(shí)和前瞻性的需求,使球形孔泡沫鋁合金及泡沫鋁合金異型件成為前沿?zé)狳c(diǎn)之一。本文研究球形孔泡沫鋁合金(孔隙率<60％)的形成控制方法和氫化鈦二次熱分解形成泡沫鋁合金異型件的二次泡沫化新方法,并建立了麗者之間的聯(lián)系。
　　 本文首先采用自制裝置測(cè)量、比較了純鋁、普通鋁硅合金和新型多組元鋁合金的增黏、泡沫化曲線以及加鈣后的表面張力和物相組成。結(jié)果表明:Al-Ca中間化合物增加了熔體黏度;增黏后表面

2、張力的差異導(dǎo)致三種熔體泡沫化特性差異,從而確定了既適合泡沫化又可獲得高強(qiáng)度的新型多組元鋁合金成分。
　　 在此基礎(chǔ)上,研究了球形孔泡沫鋁合金的形成控制方法結(jié)果表明,增加發(fā)泡劑的加入量、延長(zhǎng)熔體的發(fā)泡攪拌時(shí)間和減少泡沫化時(shí)間是獲得孔結(jié)構(gòu)均勻的球形孔泡沫鋁合金的關(guān)鍵。結(jié)合實(shí)驗(yàn)和球堆積模型,測(cè)量了熔體氣泡半徑和壁厚,理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合良好。
　　 為滿足制備異型件的需求,本文提出了鋁合金的二次泡沫化(Two steps foa

3、ming,簡(jiǎn)稱TSF法)新方法:以球形孔泡沫鋁合金作為預(yù)制件,通過(guò)其中的氫化鈦二次熱分解而二次泡沫化。通過(guò)氫化鈦二次熱分解以及氫的第二次泡沫化消耗率的計(jì)算證明二次泡沫化技術(shù)的可行性；對(duì)升溫曲線的測(cè)量表明,二次泡沫化過(guò)程發(fā)生在鋁合金熔體溫度升高到高于一次泡沫化溫度時(shí)。二次泡沫化的關(guān)鍵問(wèn)題為:使一次泡沫化過(guò)程的氫化鈦分布均勻并有足夠的氫氣剩余量并減少二次泡沫化加熱過(guò)程中氫氣的逃逸量。實(shí)驗(yàn)及物理模型研究表明,采用球形孔泡沫鋁合金預(yù)制件是避免氫

4、氣在二次泡沫化過(guò)程中過(guò)快逃逸的有效方法；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,孔隙率低于56.3％的球形孔泡沫鋁合金可以二次泡沫化。由此,建立了球形孔泡沫鋁合金和二次泡沫化形成泡沫鋁合金異型件二者之間的聯(lián)系。
　　 為獲得均勻孔隙率的泡沫鋁合金異型件,將理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,研究了鋁合金二次泡沫化的排液過(guò)程。結(jié)果表明,具有臨界孔隙率Prc(18.2％)的球形孔泡沫鋁合金熔體排液速率很快:當(dāng)球形孔泡沫鋁合金孔隙率達(dá)到35.7％時(shí),排液“液池”消失；過(guò)低孔隙率

5、(<18.2％)的球形孔泡沫鋁合金預(yù)制件的二次泡沫化孔隙率難以均勻。實(shí)驗(yàn)和理論分析表明,提高熔體泡沫的初始孔隙率等措施有助于抑制泡沫鋁合金多面體排液。采用二次泡沫化新方法成功制備了輕武器需求的槍托異型件。與其它方法相比,新方法更簡(jiǎn)單,成本更低。
　　 在成功制備球形孔泡沫鋁合金的基礎(chǔ)上,本文研究了球形孔泡沫鋁合金的單向壓縮、吸能性能。
　　 結(jié)果表明,球形孔泡沫鋁合金具有更高的強(qiáng)度、更大的吸能能力。當(dāng)孔隙率低于65％,采