發(fā)布時間：2018-08-12 20:11

【摘要】：本文采用成分為AlSi11的預合金化粉、鋁硅元素混合粉,成分為AlSi7-4vol%SiC的AlSi11預合金化粉、鋁元素粉和SiC粉的混合粉,成分為AlSi7Cu4的鋁硅銅元素混合粉四種不同的基體粉末,以TiH2為發(fā)泡劑,運用混粉-冷等靜壓-真空除氣-熱擠壓的工藝制備了致密泡沫鋁前驅(qū)體。對前驅(qū)體加熱發(fā)泡,獲得不同發(fā)泡時間的系列泡沫鋁樣品。通過對不同發(fā)泡時間泡沫鋁孔結(jié)構的分析,研究了前驅(qū)體結(jié)構對氣孔結(jié)構演化和泡沫鋁孔壁穩(wěn)定性的影響。實驗結(jié)果表明:本文所采用的工藝制備出泡沫鋁前驅(qū)體具有良好的可發(fā)泡性,且不同前驅(qū)體制備的泡沫鋁在孔隙率和孔結(jié)構方面有所差異。AlSi11預合金粉前驅(qū)體制備的泡沫鋁孔隙率最高72%,平均孔徑為1.18 mm~3.38 mm,孔徑分布很不均勻;AlSi11元素混合粉前驅(qū)體制備的泡沫鋁,最大孔隙率為85%,平均孔徑為1.38mm~1.99 mm,孔徑分布較為均勻;AlSi7(AlSi11合金粉與鋁元素粉混合)-4vol%SiC前驅(qū)體制備的泡沫鋁,孔隙率81.6%,平均孔徑為0.87 mm~1.23 mm,孔徑分布最為均勻;AlSi7Cu4元素混合粉前驅(qū)體制備的泡沫鋁,樣品孔隙最高83.2%,平均孔徑1.11 mm~1.32 mm,孔徑分布較為均勻。經(jīng)過分析研究可知,泡沫鋁的孔隙率和孔結(jié)構的差異,主要是由前驅(qū)體組織結(jié)構不同引起的。前驅(qū)體中陶瓷顆粒與鋁基體的結(jié)合狀態(tài)決定了前驅(qū)體發(fā)泡前期的氣孔形核數(shù)量和氣孔擴展模式;發(fā)泡過程中前驅(qū)體中的固相成分(包括氧化夾雜物和未熔化的基體顆粒)會對泡沫鋁孔結(jié)構穩(wěn)定性產(chǎn)生巨大的影響。對各個前驅(qū)體發(fā)泡所得泡沫鋁進行壓縮實驗,通過不同角度對比,研究了泡沫鋁孔隙率、孔結(jié)構以及前驅(qū)體成分對其壓縮性能和吸能特性的影響。研究結(jié)果表明:泡沫鋁的壓縮性能和吸能特性受孔隙率、孔結(jié)構、前驅(qū)體成分等多方面因素影響�？紫堵试龃�,泡沫鋁的壓縮性能和吸能特性變差;孔徑較小且均勻的泡沫鋁,力學性能更加優(yōu)秀。四組樣品中,成分為AlSi7-4vol%SiC的前驅(qū)體制備的泡沫鋁在壓縮性能和吸能特性方面,表現(xiàn)要優(yōu)于其它三組樣品。
[Abstract]:In this paper, four kinds of matrix powders, which are pre-alloyed powder of AlSi11, mixed powder of Al-Si element, AlSi11 prealloyed powder of AlSi7-4vol%SiC, mixed powder of aluminum element powder and SiC powder, and aluminum-silicon-copper element mixed powder of AlSi7Cu4, are used. TiH2 is used as foaming agent. A dense aluminum foam precursor was prepared by mixing powder, cold isostatic pressure, vacuum degassing and hot extrusion. A series of aluminum foam samples with different foaming time were obtained by foaming the precursor. The influence of precursor structure on the evolution of pore structure and the stability of aluminum foam wall was studied by analyzing the pore structure of aluminum foam at different foaming times. The experimental results show that the foamed aluminum precursor prepared in this paper has good foaming property. The porosity and pore structure of aluminum foams prepared by different precursors are different. The porosity of aluminum foams prepared by the precursor of AlSi11 prealloyed powder is the highest, the average pore size is 1.18 mm~3.38 / mm, and the pore size distribution is very uneven. Aluminum foam, The maximum porosity is 85, the average pore size is 1.38mm~1.99 mm, and the pore size distribution is more uniform. AlSi7 (AlSi11 alloy powder mixed with aluminum element powder) -4volSiC precursor is used to prepare foamed aluminum. The porosity is 81.6, the average pore size is 0.87 mm~1.23 / mm, and the pore size distribution is the most uniform. The pore size of the sample is 83.2 mm and the average pore size is 1.11 mm~1.32 / mm, and the pore size distribution is more uniform. The results show that the difference of porosity and pore structure of aluminum foams is mainly caused by the different structure of precursor. The combination state of ceramic particles and aluminum matrix in the precursor determines the number of pore nucleation and the pore expansion mode in the early foaming stage of the precursor. During the foaming process, the solid composition of the precursor (including oxidized inclusions and unmelted matrix particles) has a great influence on the pore structure stability of aluminum foams. The effects of porosity, pore structure and precursor composition on the compressive properties and energy absorption of foamed aluminum foams were studied by comparison of different angles. The results show that the compressive and energy absorption properties of aluminum foams are affected by many factors such as porosity, pore structure and precursor composition. With the increase of porosity, the compressive and energy absorption properties of aluminum foam become worse, and the mechanical properties of aluminum foam with small and uniform pore size are better. In the four groups of samples, the performance of foamed aluminum prepared by precursor containing AlSi7-4vol%SiC is superior to that of the other three groups in terms of compression performance and energy absorption characteristics.
【學位授予單位】：北京有色金屬研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF125;TB383.4

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本文編號：2180231