新型球形孔低孔隙率泡沫铝合金制备及相关性能研究

摘要

以多样化孔隙(通孔,闭孔)为特征的超轻型金属结构实现了结构材料的轻质多功能化,从而成为前沿热点材料之一.以往研究的泡沫纯铝及高比强铝合金,其固态孔结构都是多边形孔高孔隙率.为了满足高速运动高技术领域对更高强度的需求,新型球形孔低孔隙率泡沫铝合金刚成为前沿研究的新方向.该文采用位移传感计算机系统,实时连续精确测量了铝合金熔体泡沫界面位移H随时间t变化的H-t曲线,以及熔体泡沫液态孔隙率P<,1>随时间t变化的P<,1>-t曲线.研究了铝合金熔体泡沫化过程中,熔体泡沫球形孔的生长及控制规律,并发现球形泡沫与孔隙率P<,s>,孔径d<,s>及气泡壁厚δ<,s>有明确一致的对应关系.控制合适的发泡剂、泡沫化过程及凝固过程,确保球形泡沫生长,就可以获得制备新型球形孔低孔隙率泡沫铝合金的新途径.采用计算机图像分析技术测量了泡沫铝合金气泡直径d<,s>和厚度δ<,s>,研究了泡沫铝合金孔隙率P<,s>与气泡形状S<,s>、气泡直径d<,s>和厚度δ<,s>的关系.新型泡沫铝合金其孔结构的典型特征为:低孔隙率(P<,s>=65﹪~80﹪),S<,s>为球形或类球形,d<,s>小于2mm,δ<,s>大于2mm.孔隙率大于63﹪的泡沫铝合金,其与水的比密度小于1,具有轻质性能.通过单向压缩实验,得到了泡沫铝合金的应力-应变曲线,并将球形孔低孔隙率泡沫铝合金与多边形孔高孔隙率泡沫铝合金对比,前者的压缩屈服强度是后者的3~7倍,而吸能能力是后者的3倍左右.

目录

文摘

英文文摘

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第一章序言

1.1泡沫金属简述

1.2泡沫金属发展现状及趋势

1.3泡沫金属的应用前景

1.4胞状铝的制备方法

1.5本文的研究目标及内容

参考文献

第二章铝合金熔体泡沫液态孔隙率的实时检测

2.1前言

2.2泡沫铝合金制备实验及方法

2.3泡沫铝合金液态孔隙率测量原理

2.4新的位移传感计算机测量系统

2.5 H-t曲线的测量结果及分析

2.6铝合金熔体泡沫化过程Pl-t曲线与泡沫铝合金孔隙率Ps变化关系

2.7本章小结

参考文献

第三章新形球型低孔隙率铝合金的制备研究

3.1基体金属的选择

3.3新型球形孔低隙率泡沫铝合金制备设备及原材料

3.6新型球形孔低孔隙泡沫铝合金熔体均匀化过程及凝固控制

3.7新型球形孔低孔隙率泡沫铝合金制备研究探索

3.7.1发泡剂加入量对孔隙率及孔结构的影响

3.7.2发泡搅拌时间对孔隙率及孔结构的影响

3.7.3发泡保温时间对孔隙率及孔结构的影响

3.8本章小结

参考文献

第四章球形孔低孔隙率泡沫铝合金孔结构参数与形成过程的关系

4.1引言

4.2球形孔泡沫铝合金孔结构参数（Ps、ds、δs）的测量方法

4.3球形孔铝合金熔体泡沫化过程孔结构演变与形成过程

4.4本章小结

参考文献

第五章球形孔低孔隙率泡沫铝合金性能研究

5.1轻质性能

5.2单向压缩性能

5.2.1泡沫铝合金压缩应力—应变曲线的一般形态

5.2.2实验方法

5.2.3实验结果及分析

5.3压缩吸能性能

5.3.1吸能性能的表征方法

5.3.2实验结果及分析

5.4本章小结

参考文献

第六章全文总结

致谢

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