论文部分内容阅读
泡沫铝集轻质、良好的隔音吸声、能量吸收、阻尼减振、隔热保温和电磁屏蔽等性能于一身,因此在建筑和交通运输行业,尤其是汽车、航空航天工业中具有广阔的应用前景。随着泡沫铝的商业化生产,其应用在多个领域逐步开展,暴露出泡沫铝合金强度不足的问题。铝基复合材料具有较高的比强度、比刚度、弹性模量、耐磨性和低的热膨胀系数等优良特性,因此泡沫铝基复合材料具有提高泡沫铝强度的内在潜力,引起了研究者的广泛关注。本文首先研究纯铝基泡沫铝熔体发泡法的制备工艺,通过对TiH2进行预热处理,调节Ca的加入量和搅拌工艺参数,控制发泡温度和时间,制备出孔结构均匀的纯铝基泡沫铝试样。研究Ca在Al熔体内的增粘作用机理和试样的静态压缩性能,发现:细小的Al+Al4Ca共晶组织弥散分布状态和Al-Ca-0复合氧化物薄膜对Al-Ca合金熔体粘度均有影响;试样的平均孔径随密度增大而减小;试样的静态压缩曲线呈现三阶段特征,即弹性变形阶段、应力平台阶段和密实阶段;压缩强度和平台应力总体上随试样密度增加而增大,然而密度较小的试样由于局部大孔数量较多,压缩强度出现随密度变化的反常现象;局部大孔在压缩过程中容易破裂,造成应力平台区出现波动。随后以SiCp/Al复合材料为发泡基体,通过向熔体中加入Mg,并对siC颗粒进行高温预热处理,改善了熔体对siC颗粒的润湿性并利用熔体发泡法制备出泡沫试样。对试样进行静态压缩性能测试和孔壁微观组织观察,研究发现:SiCp/AlSi10Mg复合材料作为发泡基体脆性过大,泡孔结构易于坍塌:与纯铝基泡沫铝相比,泡沫SiCp/Al-5wt.%Mg复合材料的压缩强度较高,泡沫SiCp/AlSi10Mg复合材料的压缩强度较低;siC颗粒分布在气孔和孔壁的界面上,表明siC颗粒在发泡过程中分布在气一液界面上,阻碍了气泡的排液长大过程,增大了气泡的稳定性;两种试样不同的孔壁微观组织是造成二者泡孔结构和压缩强度差异的根本原因。此外以原位自生Mg2Si/Al复合材料为发泡基体,CaCO3作发泡剂,制备出孔结构均匀的泡沫Al-10wt.%Mg2Si和Al-15wt.%Mg2Si试样,并对试样进行静态压缩性能测试、人工时效热处理和孔壁微观组织观察。研究发现:CaCO3作发泡剂制备出的试样孔径均匀细小;两种试样的静态压缩性能曲线均具备泡沫金属压缩变形的三阶段特征,压缩强度随试样密度增加而增大,压缩应力—应变曲线的应力平台区出现锯齿状波动,暴露出孔壁的脆性破裂特征;人工时效热处理能够显著增大试样的压缩强度和平台应力;孔壁中粗大的Al+Mg2Si伪共晶组织割裂了A1基体,使得孔壁脆性增大,试样压缩强度降低。