熔体发泡法制备泡沫铝的工艺研究

【摘要】：泡沫铝是一种新型的多功能复合材料，具有很好应用前景。本工作采用熔体发泡法制备出了孔结构均匀可控的泡沫铝试样，并对其力学性能和电学性能进行了测试和分析，为实际应用提供依据。 在熔体发泡法工艺过程中，发泡剂的分解特性直接影响到泡沫铝孔结构的均匀性。同时，发泡剂分解温度、速度的控制也都会影响泡沫的尺寸和分布。在研究了所选用发泡剂TiH_2的热分解特性之后，针对其分解温度较低的特点，采用了非均匀成核法进行包覆预处理。实验证实，包覆提高了TiH_2分解温度，相对延迟了TiH_2释H_2时间，有利于孔结构的控制。 设计并自制了搅拌装置、坩埚等设备。通过研究铝液粘度、发泡以及凝固对泡沫铝试样制备的影响，确定了在本实验条件下较合适的工艺参数，制备出了密度在0.5g／cm~3～1.1g／cm~3、孔隙率在40％～85％、孔径范围在0.5mm～6mm之间的泡沫铝试样，其孔结构基本均匀可控。 使用万能实验机对泡沫铝试样的静态压缩性能进行了测试，实验结果表明：泡沫铝试样的强度小于A1基体，其应力-应变曲线可分为三个阶段：弹性阶段、塑性阶段、密实阶段；试样的弹性模量、屈服强度、抗压强度随着孔隙率的增大而减小，随孔径的增大呈现减小的趋势；随着孔隙率的增大，对应的塑性阶段的应力平台长度随之增大；在相同应力条件下，应变随孔径的增大而增大；试样的吸能能力随孔隙率的增大呈下降趋势，吸能效率先增加后减小，呈现一个峰值。 对所制备泡沫铝试样的电导率进行了测量，结果表明：随着孔隙率的增加，电导率随之降低；在孔隙率相近的情况下，孔径对试样电导率的影响可以忽略不计。根据所测试样的电导率值，验证了现有多孔材料的电导率的相关公式，得出由逾渗理论推导出的公式λ_f／λ_s=0.6505(ρ_f／ρ_s)~(1.13)测量值与计算值之间的相对误差在0.74％～13.63％，较适合本文所制备的泡沫铝试样。