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熔体注气法制备泡沫铝的研究

覃秀凤  
【摘要】: 泡沫铝是一种结构和功能一体化的新型材料,其独特的结构和性能使其在工业和民用中有着重要的应用和广阔的发展前景。熔体注气法制备泡沫铝是众多制备工艺中最廉价的方法,生产设备简单、成本低、可连续化和规模化生产。 本文通过查阅文献和试验,筛选出适合发泡的铝合金成分,增大了发泡平台,实现低温发泡。研究不同工艺参数对泡沫铝孔结构影响,依据相似原理进行了物理模拟(水/甘油溶液)试验,模拟包括静态和动态两种。静态模拟是在无搅拌的条件下进行,通过改变粘度、气流量、吹气孔直径来研究水/甘油溶液中气泡的运动和变化规律。动态模拟是在搅拌条件下进行的,通过改变叶片的形状、搅拌的高度、速度等,研究气泡的行为和变化规律。通过单因素(主要考虑气体流量、吹气方式、增粘剂百分含量)试验,研究这些因素对泡沫铝孔径的影响。最后,在自制的吹气发泡设备中进低温吹气发泡试验,通过改变气体流量、吹气方式、增粘剂百分含量、冷却方式等工艺参数制备泡沫铝。吹气方式包括脉冲式吹气和流量稳定下的吹气。为探索泡沫铝连铸生产过程,在自行设计的装置上进行连铸模拟试验,为工业化生产做准备。 研究结果表明,铝-锡合金是能够实现低温发泡的最佳铝合金。吹气孔的直径大小、气体流量、铝熔体的粘度、吹气的方式对泡沫铝胞结构有很大影响。当发泡温度为450℃,增粘剂百分含量为5%,吹气孔直径为0.5mm,气流量为1.0L/min,水冷,发泡效果较好。脉冲式吹气对气泡的长大和合并有一定的抑制作用。水箱流动水的冷却方式更利于“留住”对泡沫铝中气泡。自行设计的保温装置具有很好的保温效果。


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