高孔隙率通孔泡沫铝的制备工艺及其性能研究

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1、高孔隙率通孔泡沫铝的制备工艺及其性能研究摘要泡沫铝是一种新型的结构功能一体材料，具有轻质、高的比强度与比刚度、良好的吸声、减振、阻尼、散热、电磁屏蔽等性能，在航空航天、汽车及民用工业中有着广泛的应用前景。本文研究了用可溶石膏型预制块渗流铸造法制备不同基体材料、不同孔径和不同相对密度的高孔隙率通孔泡沫铝的工艺，并对其准静态压缩力学性能和导电性能进行了研究。一＼(1)研究了用于制备高孔隙率通孔泡沫铝的可溶性石膏型预制块的制备工艺。实验结果表明：以不同孔径的聚氨酯网状海绵为母体材料，采用精密铸造石膏粉、硫酸镁、铝矾土和水为原料可以制备出合格的石膏型预制块。硫酸镁可以提高石膏的抗压强度和水溶性

2、，当硫酸镁含量在20％时，对石膏型抗压强度的影响最为显著，铝矾土可以提高石膏型的抗压强度和抵制石膏型的高温收缩和裂纹倾向。(2)研究了用可溶性石膏型预制块加压渗流法制备通孔泡沫铝的工艺。实验结果表明：石膏型渗流铸造过程中主要的工艺参数为模具的预热温度、铝合金的浇注温度和渗流压力。采用本工艺所制各的通孔泡沫铝的孔隙率在85％---96％之间。(3)研究了高孔隙率通孔泡沫铝的准静态压缩力学行为，并对其吸能特性进行了分析和探讨。实验结果表明：低密度的通孔ZLl01和ZLl02泡沫铝在准静态压缩过程中表现出三个明显的阶段特征：弹性段、较长的塑性坍塌段和致密化段，而且应力．应变曲线在塑性坍塌段表

3、现出低密度泡沫材料压缩行为所特有的波动特征。随着低密度通孔泡沫铝相对密度的提高，泡沫铝的屈服强度、杨氏模量和流动应力均升高；随着通孔泡沫铝孔径的增大，通孔泡沫铝的屈服强度和杨氏模量也增大；通孔泡沫铝的力学性能与基体材料的力学性能成正比。泡沫铝的理想吸能效率随着泡沫铝应力．应变曲线形状的改变而变化，曲线上的塑性坍塌段相对越平坦，泡沫铝的理想吸能效率越高。泡沫铝的最高吸能效率与泡沫铝的相对密度关系不大，主要取决泡沫铝应力．应变曲线的变化情况。(4)本文还研究了用石膏型预制块渗流法制备的通孔泡沫铝的导电性能。通过四端电极法对制备的通孔泡沫铝的导电性进行了测试，结果表明：低密度通孔泡沫铝的相对

4、电导率与相对密度之间成指数关系，指数随着孑L径的减小而增大。而且泡沫铝的电导率随着基体材料电导率的增强而增强。关键词：通孔泡沫铝；石膏型；渗流铸造；孔隙率；力学性能；导电性；StudyoftheFabricatingProcessandthePropertiesofOpen--cellAluminumFoamwithHighPorosityABSTRACTAluminumfoamisanewkindofstructuralandfunctionalmaterialwithlight—weight,Mghspecificstrengthandstiffness．goodsoundabso

5、rptionandenergyabsorption,heatdissipationandelectromagneticshieldingproperties，SOithasbroadapplicationprospectsinaerospace，autoandcivilindustries．Inthispaper,theprocessforfabricatinglligh·porosityopen-cellaluminumfoamwithdifferentparentmaterials．differentporesizesanddifferentrelativedensitybyinf

6、iltratingcastingusingsolublegypsummouldwasstudied，andthequasi—staticcompressiveexperimentsandelectricconductivityontheopen-cellaluminumfoamwerestudied．ThefabricatingprocessofgypsummouldWaSstudied．Thetestingresultsshowedthattheeligiblegypsummouldcouldbemadewithgypsumpowder，MgS04，bauxiteandwater,d

7、ifferentaperturesizesofpolymericreticularspongewhichWaSusedasmotherplateinthisprocess．Thecompressivestrengthandwater-solubleofthegypsummouldCanbeincreaSedbyaddingMgS04．WhenthecontentofMgS04is20％，thehighestcompressivestrength