粉末冶金法制备泡沫铝材料的工艺研究

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1、摘要泡沫铝是空气与铝复合而成的材料它既可以作为结构材料也可以作为功能材料来使用本论文研究了泡沫Al的粉末冶金法制备工艺并探讨了泡沫Al的发泡动力学研究了压制和烧结工艺对Al发泡性的影响当压制力低于400MPa烧结时间少于40min时Al不会发泡研究了发泡工艺参数对泡沫Al孔隙率的影响泡沫Al的孔隙率随着发泡温度的升高发泡时间的延长发泡剂含量的增加而增大当发泡温度从680提高到730时孔隙率从56%增加到85%当发泡时间从8min增加到20min时孔隙率从68%增加到83%当发泡剂含量从0.6wt%增加到3wt%时孔隙率从58%增加到

2、83%研究了发泡工艺参数对泡沫Al结构的影响随着发泡温度的升高泡沫Al结构变得不均匀随着发泡时间的延长泡沫Al中的气孔发生长大粗化崩塌随着发泡剂含量的增加泡沫Al内更多的的气孔发生合并和崩塌粉末冶金法制备泡沫Al的最佳工艺为首先将混合粉末在400MPa的压力下初压然后在460空气气氛中烧结40min150MPa压力下复压最后在720发泡10min最佳发泡剂含量为2wt%分析了烧结过程的热力学和动力学提出了促进烧结的措施一是采用较细的Al粉可以加快烧结二是添加Mg与Al粉表面的氧化膜反应生成MgAl2O4可以破坏氧化膜从而促进烧结讨论

3、了泡沫Al的发泡动力学泡沫的演变过程包括气泡的形核长大和破灭气泡形核的活性孔隙尺寸范围为0.0000872.1mm气泡长大受发泡剂分解的控制泡沫的稳定性主要受液-气界面性质的影响降低表面张力增大熔体粘度加强气泡表面的吸附作用均能延缓气泡的破灭其中气泡表面的吸附作用对泡沫稳定性的影响最大关键词:泡沫铝制备粉末冶金发泡动力学IAbstractAluminumfoamsisakindofmetalmaterialwithporesincluded.Itcanbeusedasengineeringmaterialaswellasfuncti

4、onalmaterial.Inthisdissertation,thepowdermetallurgyprocessformakingAlfoamswasinvestigatedandthedynamicsoffoamingwasdiscussed.TheeffectsofcompactionandsinteringprocessonthefoamabilityofAlwereinvestigated.Aluminumwillnotfoamwithcompactionforcebelow400MPaandsinteringtimel

5、essthan40minutes.TheeffectoffoamingprocessparametersontheporosityofAlfoamswasinvestigated.Theporosityriseswithincreasingfoamingtemperature,prolongingfoamingtimeandincreasingconcentrationoffoamingagent.Theporosityincreasesfrom56%to85%whentemperatureincreasesfrom680to730

6、.Theporosityincreasesfrom68%to83%whenfoamingtimerangesfrom8minutesto20minutes.Theporosityincreasesfrom58%to83%whentheconcentrationoffoamagentincreasesfrom0.6wt%to3wt%.TheeffectoffoamingprocessparametersonthestructureofAlfoamswasinvestigated.Thefoamstructurebecomesuneve

7、nwithincreasingtemperature.Thebubblesgrowup,coarsenandrupturewithprolongingfoamingtime.Morebubblescoarsenandrupturewithincreasingconcentrationoffoamingagent.Themostoptimumprocessformakingaluminumfoamsbypowdermetallurgywasconcludedtobe:,firstly,thepowdermixtureiscompact

8、edat400MPa;secondly,theprecursorissinteredat460for40minutesandiscompactedagainat150MPa;lastly,theprecursorwasfoamedat