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氢化钛热分解反应动力学与铝合金熔体泡沫化过程研究

杨东辉  
【摘要】: 泡沫铝合金在高技术和民用领域中有重要应用。针对泡沫铝合金制备的现存问题,需要揭示发泡剂氢化钛的产气规律,以供研究和控制铝合金熔体的泡沫化过程,从而成功制备具有独特性能的泡沫铝合金。本文制备了小孔径(D1mm)、低孔隙率(65%Pr75%)泡沫铝合金。 建立了金属管道结构氩载气流中的程序升温分解装置,利用该装置首次测得了氢化钛的程序升温热分解谱图。 首次全面地将程序升温脱附的相关理论成功地应用于程序升温分解反应(这些理论包括:谱线重叠法、查表法和等反应速率法),并将查表法的可应用范围拓展到峰巅温度Tm=300~1100K和活化能Ed=100~740kJ/mol。利用这些理论,结合定温预分解差谱技术,解叠了氢化钛的程序升温热分解谱线,首次求得了氢化钛热分解反应动力学参数和动力学方程组。据此方程组,计算得到了在940K时,氢化钛的热分解量对时间的关系线,它与铝合金熔体泡沫化过程相吻合。首次为研究和控制铝合金熔体泡沫化过程提供了理论依据。 首次提出了测定铝合金熔体泡沫孔结构参数的“瞬时冻结”凝固法。研究发现:在一定的搅拌时间内,熔体泡沫的孔隙率保持恒定。在该搅拌时间范围内,当搅拌时间短时,待分解的氢化钛就多,制得的样品的孔隙率就大;当搅拌时间长时,待分解的氢化钛就少,制得的样品的孔隙率就小。据此规律,成功地制得了小孔径(D1mm)、低孔隙率(65%Pr75%)泡沫铝合金试样。经测定,该试样具有高的屈服强度和比刚度、大的表观杨氏模量和大的压缩吸能能力,有望成为高技术领域中的一种性能卓越的新材料。


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