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熔体发泡法制备泡沫铝的工艺研究

程慧静  
【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。


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