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熔体发泡法与粉末冶金法制备多孔泡沫钢工艺研究

张冬平  
【摘要】: 泡沫金属是20世纪40年代发展起来的一种新型材料,目前对泡沫金属的研究还主要集中在对低熔点金属的研究,主要是铝、镁等有色金属,对于高熔点多孔泡沫钢的研究还处于起步阶段,本论文采用熔体发泡法和粉末冶金法两种方法对制备多孔泡沫钢工艺进行探索性研究。 论文针对两种不同工艺下气泡的形成理论进行研究,分析了两种不同方法下气泡的演化过程。两种方法均采用发泡剂分解产生气体的方式进行发泡,气泡在熔融液体中长大的驱动力都是发泡剂不断分解产生的气体量。 论文采用两种不同的工艺对熔体发泡法制备泡沫钢进行探索性研究,一种是在感应炉内直接发泡法,另一种为浇铸发泡法,选用熔体发泡法发泡剂种类为Cr_2N和Mn_4N,试验中对浇铸坩埚进行改造,解决了发泡剂上浮的问题,由于感应炉内直接发泡时产生涡流,产生气泡不能留在试样中,对于此种方法在现行条件不能制备出理想的泡沫钢,对于浇铸发泡法论文对两种不同发泡剂不同温度对试样孔隙率的影响进行了试验,对于Cr_2N、Mn_4N分别在1350℃、1450℃发泡效果较好。采用SiO_2对钢液增粘研究增粘对孔隙率的影响,增粘后制备最大孔隙率为44.6%的试样。 论文研究了粉末冶金法压坯相对密度对孔隙率的影响,密度越大烧结后得到的孔隙率越大,当压坯相对密度达到80%以上时,发泡效果较理想。 论文对两种方法制备的试样进行了比较,熔体发泡法制备的孔径较大,主要集中在0.5~4mm之间,而粉末冶金法制备的孔比较细小,大部份孔径尺寸大小为0.01~0.3 mm,并且粉末冶金法制备的孔洞内部更加光滑、圆整。 论文对两种工艺的未来工业化应用前景进行了分析,熔体发泡法制备泡沫钢由于其自身工艺特点将比粉末冶金法具有更加广阔的工业化前景。


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