泡沫铝及其三明治结构累积叠轧制备

通过累积叠轧法制备泡沫铝.采用称重法研究泡沫铝孔隙结构,利用光学显微镜观察泡沫铝孔隙形貌.发现以TiH2为发泡介质,当发泡温度660～680℃和发泡时间6～10 min 时,利用累积叠轧法制备泡沫铝的孔隙结构特性最好.发泡温度和发泡时间的最佳值与发泡剂用量有关,TiH2质量分数为1.5%,在670℃发泡8 min,泡沫铝的孔隙率可达到42%,孔径为0.43 mm.以制备的泡沫铝为夹芯,通过轧制复合制备了 TC4钛合金/泡沫铝芯和1Cr18Ni9Ti 不锈钢/泡沫铝芯三明治板.利用光学显微镜和能谱仪研究了三明治板的界面.面板与芯板间的化合反应形成了界面的反应层,界面实现了冶金结合.     

新型镁碳多层材料的研究

采用累积叠轧法(ARB),对AZ31镁板/Mg、多壁碳纳米管混合粉/AZ31镁板复合结构进行了7个周期的累积叠轧,制备了新型镁碳多层复合材料。分别用扫描电镜和光学显微镜来表征累积叠轧过程中的微观组织演变。结果表明,所采用的工艺可以制备出层界面之间结合较好的镁碳多层复合材料,其平均层厚约为4μm;由于在7个轧制周期过程中,镁合金反复动态再结晶和层界面对晶粒长大的阻碍作用,镁合金层的晶粒也明显细化。该方法为镁合金及其他金属多层材料的研究开发提供了新思路。     

轧制复合对泡沫铝夹心板组织与性能的影响

研究了轧制复合-粉末冶金发泡法制备泡沫铝夹心板的生产工艺,分析了板/芯结合工艺对芯层粉末致密度的影响,探讨了粉末致密度与发泡效果间的关系,初步得到了复合板的发泡机制.研究结果表明:轧制过程使芯层粉末获得了极高的致密度.发泡时,轧制复合板内发泡剂TiH2释放出的H2的流失量很少,发泡驱动力充足,所得到的夹心板很少出现无泡层及大尺寸连通孔等缺陷.芯层粉末内发泡剂的质量分数为1%时,轧制复合板发泡后即可获得理想的泡沫结构,有效降低了产品的生产成本.夹心板具有良好的三点抗弯强度等力学性能.     

纯铝基泡沫铝材料的制备工艺

用熔体发泡法制备纯铝基泡沫铝.采取快速搅拌加发泡剂的方法,解决了在高于纯铝熔点温度下,发泡剂分解速度快而不利于均匀混合到熔体中的难点;重点研究了发泡时间对制得的纯铝基泡沫铝质量的影响.研究表明,制备质量优良的纯铝基泡沫铝材料的最佳工艺条件为:增黏剂金属钙的加入量为2%~3%;增黏搅拌时间为4~5 min;发泡剂的加入量为1.0%~1.5%;加发泡剂时熔体的温度为690~700℃;搅拌速度为1500~1800 r/min,搅拌时间为3 min,发泡剂控制在1.5 min内加完,发泡时间为4~5 min;自然冷却法冷却.压缩性能的检测结果表明,纯铝基泡沫铝的压缩强度比Al-Si合金泡沫铝的压缩强度...     

氢化钛的分解行为及其在制备泡沫铝中的应用

测定了TiH2在不同温度下的分解曲线,从热力学和动力学的角度对TiH2的分解规律进行了研究,并分析了使用TiH2制备泡沫铝时的应用方式.结果表明:TiH2的分解率随着温度的升高而逐步提高,TiH2的分解过程大致可分为三个阶段.在620~680℃范围内,TiH2在前10 min分解激烈,在10~20 min内TiH2的分解速度变得缓慢,在20 min以后TiH2的分解逐渐趋于停滞.在700~720℃之间,TiH2在前6 min内的分解速度很快,在6~10 min之间分解速度降低,在10 min以后分解反应出现停滞.     

泡沫铝三明治板冲压成形数值模拟分析

基于塑性力学理论研究了泡沫金属材料的有限元模型,在此基础上利用ABAQUS软件对泡沫铝三明治板弯曲成形过程进行了有限元数值模拟,并分析了泡沫铝三明治板的冲压成形缺陷,数值模拟结果和实验结果保持了良好的一致性。研究成果为泡沫铝三明治板冲压成形缺陷的控制提供了有效的数值模拟方法。     

泡沫铝夹心板轧制预制坯的粉末冶金发泡工艺

对采用轧制复合法制备的发泡预制坯的粉末冶金发泡过程进行了研究,确定了制得的泡沫铝夹心板的组织及物相,分析了发泡剂TiH2颗粒尺寸及团聚对发泡效果的影响.研究结果表明:轧制坯充分发泡后,泡壁主要有Al3.21Si0.47,Ti及Ti3O相,Ti和Ti3O颗粒同泡壁结合紧密;预制坯内大尺寸发泡剂TiH2颗粒的周围易形成微裂纹,发泡时裂纹的宽度可扩展至100μm以上,裂纹周围的泡孔发育不良;混料及轧制阶段形成的TiH2团聚导致局部发泡驱动力过大,发泡后芯层内易形成大尺寸泡孔.     

TA1/Q235钢复合板累积叠轧焊界面特性

对TA1/Q235钢复合板累积叠轧焊进行了研究.研究结果表明:采用累积叠轧焊方法能够制备出结合性能较好的钛/碳钢复合板,其结合强度随着累积变形量与首道次变形量的增加而提高,叠轧过程中经磨床打磨与喷丸处理获得洁净、新鲜并具有一定加工硬化程度的结合界面,会促进复合板结合强度的提高.800℃以下热轧后,Q235钢的组织呈明显的条带状;而850℃以上热轧后,Q235钢条带状变形组织逐渐转化为等轴状,界面附近的Q235钢脱碳,出现明显的排列整齐且粗大的铁素体晶粒带.钛侧的组织主要有等轴α组织和魏氏α组织.综合考虑轧制温度对钛与Q235钢组织与界面结合性能的影响,累积叠轧温度应控制在800～850℃之间.     

TiH2含量对粉末冶金泡沫铝孔结构的影响

通过对泡沫铝剖面进行数字图像处理和统计分析,研究了粉末冶金法制备泡沫铝时发泡剂质量分数对孔隙率、孔径标准差及大孔面积率等孔结构参数的影响.实验结果表明,过量的TiH2导致大孔增多、孔结构均匀性降低;TiH2过少则使孔隙率降低,成型性较差.TiH2质量分数在0.2%～0.6%之间时,得到的泡沫铝孔隙率为70%～77%,此时大孔缺陷较少,孔结构均匀细密.采用胞壁熔体在毛细力作用下的流动模型,讨论了熔体泡沫合并大孔形成机制.综合考虑孔隙率、孔隙均匀性和TiH2有效利用率等因素,确定了TiH2的最佳添加范围.     

5A90铝锂合金显微组织及力学性能的研究

利用光学显微镜、扫描电镜及高分辨透射电镜等手段研究了5A90铝锂合金轧板经热处理后的显微组织与力学性能.结果表明:5A90合金轧板组织呈明显的各向异性,合金板材轧制平面的晶粒呈等轴状,纵截面和横截面均为轧制流线组织,有少量细小的再结晶晶粒；合金经460℃/20 min固溶处理后,在130℃时效过程中,随着时效时间的延长...     

废铝再生制备小孔径泡沫铝的展望

对废铝的回收技术及利用吹气发泡法制备新型结构和功能泡沫铝材料作了介绍,并讨论了从废铝再生直接通过吹气发泡法制备泡沫铝的可行性。     

发泡温度对泡沫铝孔结构的影响及机理分析

实验研究了粉体发泡法泡沫铝制备过程中 ,发泡温度对泡沫铝孔结构的影响 ,并对其影响机理进行了分析     

粉末冶金法制备泡沫铝材料

研究了粉末冶金法制备泡沫铝材料的方法·讨论了发泡过程中的保护方式、制坯压力、发泡温度等参数对泡沫铝体积质量、孔隙率、孔结构的影响,并对发泡机理进行了探讨·增大制坯压力使得金属坯致密,可以得到孔结构均匀的泡沫铝材料;发泡温度是影响发泡的主要因素之一,发泡温度控制在高于铝或铝合金熔点,同时保持熔体具有一定粘度的范围内,能够得到孔结构均匀、高孔隙率的泡沫铝材料·实验结果表明:采用熔盐保护方式,在300MPa的压力下,温度在675～680℃时,可得到孔径均匀、孔隙率高的泡沫铝材料·     

包套轧制粉末冶金法制备泡沫铝三明治板

以空气雾化的A1Si12合金粉、镁粉和氢化钛粉末为原料,采用包套轧制法成功制备出了泡沫铝三明治板材.利用300 dpi扫描仪、扫描电镜(SEM)和显微硬度仪等检测方法系统比较了复合轧制和包套轧制方法对制备前驱体的宏观形貌和界面结合及其泡孔结构的影响,结果表明:包套轧制可以有效阻止面板材料裂纹的扩展,获得完整的和致密度均...     

芯材厚度及胞孔结构对闭孔泡沫铝三明治梁弯曲性能的影响

采用三点弯曲加载方式对闭孔泡沫铝和铝板胶合成的三明治梁力学性能进行了实验研究.通过实验分析不同的芯材厚度、弯曲加载跨距以及胞孔形状对三明治梁极限承载力以及结构失效模式的影响.结果表明:三明治梁的抗弯极限承载能力随着芯材厚度的增加而增加;结构的失效模式与加载跨距及芯材的厚度有关,失效模式主要有压痕、芯材与面板断裂、面板皱褶及脱黏等形式;规则形状的胞孔芯材与不规则形状的胞孔芯材构成的同样尺寸的三明治梁相比:前者的极限承载力更大,能量吸收能力更高.     

化学改性发泡剂对泡沫铝材料性能的影响

采用熔体发泡法,利用化学镀镍改性的TiH₂作为发泡剂制备了泡沫铝,分析了改性TiH₂发泡剂的热分解行为,研究了改性TiH₂发泡剂加入量对泡沫铝材料孔隙率、压缩性能和阻尼性能的影响.结果表明,改性TiH₂发泡剂有效提高了释氢反应的开始温度,将释氢反应开始温度从480℃提升至550℃,并降低了释氢速率;随着改性发泡剂添加量的增加,泡沫铝的孔隙率增大,压缩强度变小,阻尼性能呈现先增大后减小的变化趋势;当加入质量分数1.5%的改性发泡剂时,泡沫铝的孔隙率达88%,孔洞分布及尺寸相对均匀,压缩强度、阻尼性能等综合性能良好.     

铝蜂窝夹芯三明治板弹道极限的实验研究

为研究铝蜂窝夹芯三明治结构的弹道防护特性,设计并实施了一系列速度在100~250 m/s之间的弹道冲击实验. 研究了在不同冲击速度、面板厚度、芯层密度和弹丸头部形状等条件下,该结构的能量吸收特性和弹道极限. 结果表明,铝蜂窝夹芯能有效提高三明治板的抗弹能力,并且对高速弹丸防护能力的提高作用更加显著. 在弹速相同的条件下,结构对平头弹丸的能量吸收低于圆头和尖头弹丸.     

碳化硼--泡沫铝双层复合材料的制备及其防弹性能

采用热压烧结制备的碳化硼陶瓷和发泡法制备的泡沫铝,经环氧树脂黏结后制备得到碳化硼--泡沫铝双层复合材料.通过对材料靶板进行实弹靶试试验,着重研究和分析了该双层复合材料的防弹性能.靶试试验中,使用口径分别为7.62mm和12.7 mm的穿甲燃烧弹,冲击速度约820 m·s-1,射击距离为10m.试验结果表明:碳化硼--泡沫铝双层复合材料对7.62mm口径穿甲燃烧弹具有较好的防护能力,其防护系数范围为5.06~5.12.     

粉末冶金泡沫铝发泡参数及准静态压缩性能

利用粉末冶金法成功制备出不同表观密度的铝基泡沫材料,详细探讨了发泡工艺参数对泡孔结构和膨胀行为的影响.结果显示:前驱体自身温度变化分为线性快速升温、温度恒定和快速冷却三个阶段,发泡炉温的选择取决于线性快速升温阶段;比较不同发泡时间的泡孔结构和膨胀行为,可以得出最佳发泡时间和膨胀率分别为120 s和434%;前驱体预热对前驱体升温速率影响不大,但是可以缩短发泡时间.准静态压缩实验结果显示:铝基泡沫材料坍塌阶段的应力没有明显的波动,压缩强度、弹性模量以及压实应变都随着表观密度的增加而增加.     

镁颗粒在烧结过程中的变化方式及其对泡沫铝制备的影响

 研究了粉末冶金法制备泡沫铝材料过程中,提高可发泡预制坯致密度的方法.分析了预制坯制备过程中影响致密度的因素以及致密化过程;研究了烧结处理过程中烧结温度、烧结时间对预制坯内部组织结构及其致密度的影响.着重分析了烧结处理对Mg颗粒以及泡沫铝孔径结构的影响.对于粉末粒度为75~150μm的原料粉末来说,将在400MPa的压制压力下制备的预制坯进行450℃烧结处理2h以上,可提高预制坯的致密度并能够增加基体的连续性,烧结后Mg颗粒尺寸为原来的2~3倍.实验结果表明：采用冷压的方式,在400MPa的压力下,对经过450℃烧结2h后的预制坯进行发泡,可以得到孔径均匀、孔隙率高的泡沫铝材料.