熔体直通气体发泡法制备泡沫铝研究

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1、熔体直通气体发泡法制备泡沫铝的研究摘要泡沫铝是一种新型的轻质多功能材料，因其独特的结构而具有优异的力学、声学、电学、热学等性能，在建筑、汽车与交通、军事与航天及机械制造等领域具有广阔的应用空间，特别是在当今世界积极倡导节能减排之际，更是具有重要的历史意义。在众多泡沫铝制备工艺中，熔体直通气体发泡法以其工艺原理简单、能够制备大规格产品、原料可循环利用、可实现工业化连续大规模生产等特点具有很大竞争力。本文通过熔体一气泡两相流动力学探讨了熔体泡沫化的机制，选定了固一液两相区温度范围较宽的铝一锡合金作为发泡熔体，且得出了泡沫铝的结构与金属基体合金成分无显著相干关系的结论。研究了

2、熔体直通气体发泡法工艺参数包括熔体粘度、发泡温度、气体流量、通气装置设计、搅拌及冷却强度等对泡沫铝胞孔结构的影响，设计制作出通气发泡装置和搅拌装置，通过水模拟技术在甘油溶液中进行多组试验，观测溶液的发泡效果，优化出相关的工艺参数，并在铝熔体中进行简单对比验证。确定从熔体底部多处同时鼓气发泡，并且同时对熔体进行充分搅拌，熔体泡沫化效果较佳。经过一系列的前期试验准备，总结出相关的工艺参数：氧化铝粉末增粘剂为1％，气体流量0．3Nm3／h，通气铜管Ⅳ，搅拌桨V，搅拌桨旋转速度为700r／min，发泡温度范围为630～650。C，熔体以焦炭保温，使用流动水对泡沫体进行冷却使其以

3、层状方式从外向内凝固。通过自行设计制作模具(发泡装置和冷却装置)，尝试进行了熔体直通气体发泡法制备泡沫铝连铸试验，得到了具有一定质量的泡沫铝试样。但胞孔结构均匀性和大尺寸空腔的存在仍有待解决。关键词：泡沫铝直通气体发泡法水模拟技术模具设计连铸lIABSTRACTBYGASINJECTEDThefoamedaluminumisakindofnovellight--weightedmulti．-purposematerials，whichhasexcellentmechanical，acoustical，electrical，thermalperformanceduetoi

4、tsuniquestructrue．Sofoamedaluminumhasbeenusedwidelyinthefieldsofarchitecture，automobileandtransportation，military,aerospaceandmachinery．ParticularlyEnergyConservation&EmissionReductionisadvocatedactivelyintheworldtoday,whichisofgreathistoricalsignificance．Therearemanyapproachestomanufact

5、ruefoamedaluminum．Fromwhichthegasinjectionmethodhasspecialcompetitivenessintherespectthatsimpleprocessandlarge—sizedproductsandrawmaterialsrecycledandcontinuouslarge—scaleindustrialized．Inthispaper,themechanismofmeltsfoamingbytheliquid．bubbletwo—phaseflowdynamicsbestudied．Aluminium—Tinal

6、loyischoosedbecauseofit'sbroadtemperaturerangeofthesolid—liquidtwo-phaseregion．Thereisnosignificantrelationshipbetweenthestructureoffoamedaluminumandmetal—basedalloycomponents．Theeffectsofthemethodprocessparametersonthecellularporestructureoffoamedaluminumisanalyzed．Thedevicesofventilati

7、onfoamingandmixingalsobedesigned．MultipletestsareperformedbyWaterresourcessimulationtechniquesinglyceritetoobservethefoamingeffect．Parametersareoptimizedthroughtests，andthensomesimplecomparisoninthealuminummeltaremade．Determinedthemeltfoamingsimultaneouslyatthebottomandst