论文部分内容阅读
泡沫铝由于有很多优良的性能而具有广泛的应用前景。泡沫铝有多种制备方法,其中PCM法对于制备闭孔泡沫铝具有很多的特点和优势。采用铝合金作为基体材料,不仅可以使泡沫铝的性能得到提高,还会因合金熔点的降低使制备工艺容易控制,从而使泡沫铝的应用范围更为宽广。因此,本文以PCM法为基础,通过实时摄像和断面图处理相结合方法,研究了试样温度、预设炉温(升温速度)、钢管尺寸对泡沫铝硅合金发泡特性的影响;获得了工艺参数(预设炉温、试样温度)和泡沫铝合金发泡行为及孔结构的关系,成功制取了泡沫铝硅、泡沫铝铜合金;利用自制模具,直接制备出了压缩性能试样,对不同材质、不同孔隙率、不同热处理状态的泡沫铝合金的静态压缩性能进行了测试分析;这些结果为下一步大尺寸泡沫铝的研究及应用奠定了基础。试验结果表明:(1)试样温度和预设炉温是影响泡沫铝发泡过程及孔结构的主要因素。炉温越高,升温速度越快,发泡时间越短。试验条件下,预设炉温在690℃-750℃范围内,试样均能发泡充满钢管;试样温度在670℃-720℃范围内,可获得孔隙率在77%-82%、气孔当量园值径在1.3mm-2.1mm、气孔圆形度在0.67-0.84的泡沫铝硅合金。泡沫铝合金发泡演化过程包括孔的形核、长大、合并和破裂等过程,对应的孔形状的变化是小孔径球形、大孔径球形、多边形化。(2)三种不同材质的应力-应变曲线均分为三个阶段:弹性变形阶段,平台区和密实阶段,曲线形状有较大的区别。泡沫纯铝的应力-应变曲线平台区明显,没有起伏,表现出典型的塑性压缩的特征;泡沫AlSi7的应力-应变曲线在平台区有轻微波动;泡沫AlSi7Cu4的应力-应变曲在平台区有较大应力起伏,随孔隙率不同起伏程度各异,表现出一定的脆性特征。相同孔隙率下,泡沫AlSi7Cu4的压缩强度最大,泡沫AlSi7次之,泡沫纯铝最小;试验条件下,孔隙率在68%-76%范围内,泡沫AlSi7Cu4的压缩强度为15-30MPa,泡沫AlSi7的压缩强度为10-20MPa;泡沫纯铝的压缩强度为5-10MPa。(3)孔隙率对泡沫铝的压缩性能有很大的影响。随着孔隙率的减小,应力-应变曲线上移,弹性模量、压缩强度、和能量吸收能力都相应增大。(4)热处理对泡沫铝合金静态压缩应力一应变曲线的形状影响不大,但曲线上移,压缩强度提高。孔隙率为68.1%-76.0%的泡沫ZL107经T5热处理后,压缩强度可提高10%-30%,热处理的作用在孔隙率较低时更显著。