优化熔体发泡法泡沫铝制备过程的实验研究

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泡沫铝是一种新型的多功能复合材料,具有很好的应用前景。本工作以熔体发泡法制备孔结构可控的闭孔泡沫铝为目标,在实验室条件下,研究了影响孔结构的诸多因素和发泡剂表面改性处理的技术,并对所制备的泡沫铝试样导电性能和静态压缩性能进行了测试与分析,为实际应用提供有价值的参考。 在对原有设备进行改进的基础上,研究了影响泡沫铝孔结构的四项主要因素,即,增粘剂加入量,发泡剂加入量和搅拌时间,保温时间,并选取合适的冷却方式,消除了排液层,制备出了在本实验条件下孔结构均匀可控泡沫铝样品;在孔结构均匀的条件下,以制备高孔隙率泡沫铝为目标,用正交实验研究了以上四因素对孔隙率影响的重要性,并得出最佳制备条件:炉温700℃,增粘剂钙2.5wt﹪,搅拌时间2min,搅拌速度800r/min;发泡剂TiH22.5wt﹪,搅拌时间60s,搅拌速度1200r/min;保温时间为2.5min。 发泡剂分解速度过快是制备孔结构均匀泡沫铝的一个障碍,本文通过对所选用的TiH2发泡剂采用沉淀法表面改性实验,分别以SiO2和Al2O3对发泡剂进行包覆,使TiH2粒子表面包覆一层致密的氧化物,其包覆厚度随滴加量的增大而增加;包覆后TiH2初始释氢温度和峰值释氢温度均有不同程度的增加,有效的提高了泡沫铝孔结构的质量。 对本实验所制备的泡沫铝试样进行电导率测试,发现泡沫铝试样的电导率随着相对密度的增大而增大,随着孔隙率的增大而减小;根据实验所测数据验证表明W.Doebke推导出的两相系统电导率计算公式更加适合本实验所制备的泡沫铝试样。 在单向压缩恒应变速率条件下,对本实验所制备的泡沫铝试样进行压缩性能测试分析得出其应力-应变曲线可分为三个阶段:弹性阶段、塑性阶段、密实阶段;试样的弹性模量、屈服强度随着孔隙率的增大而减小;试样的吸能能力随孔隙率的增大呈下降趋势,能量吸收效率则随孔隙率的增大并无明显差别。
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