固相颗粒对粉末冶金泡沫铝孔结构及其力学性能影响机制研究

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1、．摘要粉末冶金发泡法由于能够实现泡沫铝异型件的近净成型和制备泡沫铝芯三明治而受到广泛的关注，但其也存在着泡沫孔结构不均匀、工艺稳定性差等问题。为进一步了解制备机理、改进制备工艺，提高泡沫铝孔结构的均匀性，本文重点研究了固相颗粒对泡沫铝孔结构均匀性及其力学性能的影响。研究表明：固相颗粒的含量、尺寸及其与铝基体之问的润湿性是决定泡沫铝孔结构的关键。对润湿性较好的氧化铝膜来说，铝粉表亟氧含量越高，孔结构均匀性越好。这是因为预制件中的氧化膜三维网络在气泡膨胀力作用下破裂、团聚形成氧化铝微团，并在熔体运动作用下偏聚形成SZ区，减

2、缓了胞壁熔体减薄速率，提高了泡沫铝孔结构的均匀程度．而对润湿性不好的SiC来说，随着SiC颗粒含量增加，孔结构均匀程度逐渐上升至一个最佳值；之后，SiC含量的继续增加反而使孔结构出现恶化。这是因为SiC含量较低时，颗粒全部被氧化膜包覆，增大了’氧化膜的作用范围，抑制了熔体排液；SiC含量继续增加有助于进一步提高熔体粘度，改善孔结构；而当SiC体积含量很高时，大量未被包覆的SiC颗粒倾向于吸附在胞壁边界，由于SiC颗粒与铝熔体间的润湿性较差(结合力较弱)，易造成裂纹而使胞壁破裂，导致孔结构的恶化．SiC颗粒含量对泡沫铝力

3、学性能有着显著的影响：随着SiC体积含量增加、粒度下降，泡沫铝压缩时的屈服强度、表观弹性模量、吸能能力和弯曲刚度、极限载荷均有显著提高，但韧性却急剧下降。这是因为SiC颗粒与铝基体间润湿不良，结合强度较低。压缩时泡沫铝骨架以受压为主，SiC与铝基体间的结合强度对性能影响不大：但在弯曲时的拉伸载荷作用下，SiC易与基体界面脱粘形成裂纹源，导致材料在较小挠度下屈服和断裂。关键词：粉末冶金，泡沫铝，孔结构，氧含量，润湿性，SiC，粘度本文中文字数51840，图88幅，表5张，公式34条，试验次数600次ABSTRACTPow

4、d盯metallurgicalfoamingmethodbecomesarresting,becauseitisspecializedinmanufacturing3-dimeusionalnet-nearshapealuminumfoampartsandsandwichstructures．Theexistingproblemsarethatthepore51ructln'esobtainedbythismethodhavepoorhomogeneity,andthefoamingtechnologyisunstab

5、le．Toimprovethefoamingtechnologyandthepbrestructuresofaluminumfoam，theinfluenceofsolidparticlesonfoamstructureswereinvestigatedemphaticallyinthepresentpaper．It’sfoundthattheporehomogeneitywasimprovedwitllincreasingthesurfageoxygencontentofaluminumparticles，theme

6、chanismissummarizedasfollows：theA1203networkinprecursorwasbrokenintosphericalparticlesbytheexpansiveforceofgasduringfoaming,andtheseoxideparticleswereaggregatedandrelocatedintheintermediatezonebet、V唧cellfaceandplateauregiontoformastaticzone．thusdepressingthethin

7、ningrateofeellwall．It’sshownthatth9porehomogeneitywasimprovedwiththeadditionofSiCparticles，butexcessiveadditionofthemresultedinworsepore曲ructures．WhenthevolumefractionofSiCparticlesislower,theparticleswcrecoatedbyA1203film，thusdepressingthethinningrateofcellwall

8、effectively；thefurtheradditionofSiCparticlesincreasedtheviscosityofthemeit,resultinginbetterporestructures；whentheadditionofSiCparticlesisexcessive，theSiCparticlesunc