固相顆粒對粉末冶金泡沫鋁孔結構及其力學性能影響機制研究.pdf

1、粉末冶金發(fā)泡法由于能夠實現(xiàn)泡沫鋁異型件的近凈成型和制備泡沫鋁芯三明治而受到廣泛的關注，但其也存在著泡沫孔結構不均勻、工藝穩(wěn)定性差等問題。為進一步了解制備機理、改進制備工藝，提高泡沫鋁孔結構的均勻性，本文重點研究了固相顆粒對泡沫鋁孔結構均勻性及其力學性能的影響。 研究表明：固相顆粒的含量、尺寸及其與鋁基體之間的潤濕性是決定泡沫鋁孔結構的關鍵。對潤濕性較好的氧化鋁膜來說，鋁粉表面氧含量越高，孔結構均勻性越好。這是因為預制件中的氧化膜

2、三維網(wǎng)絡在氣泡膨脹力作用下破裂、團聚形成氧化鋁微團，并在熔體運動作用下偏聚形成SZ區(qū)，減緩了胞壁熔體減薄速率，提高了泡沫鋁孔結構的均勻程度。而對潤濕性不好的SiC來說，隨著SiC顆粒含量增加，孔結構均勻程度逐漸上升至一個最佳值；之后，SiC含量的繼續(xù)增加反而使孔結構出現(xiàn)惡化。這是因為SiC含量較低時，顆粒全部被氧化膜包覆，增大了氧化膜的作用范圍，抑制了熔體排液；SiC含量繼續(xù)增加有助于進一步提高熔體粘度，改善孔結構；而當SiC體積含量很

3、高時，大量未被包覆的SiC顆粒傾向于吸附在胞壁邊界，由于SiC顆粒與鋁熔體間的潤濕性較差(結合力較弱)，易造成裂紋而使胞壁破裂，導致孔結構的惡化。 SiC顆粒含量對泡沫鋁力學性能有著顯著的影響：隨著SiC體積含量增加、粒度下降，泡沫鋁壓縮時的屈服強度、表觀彈性模量、吸能能力和彎曲剛度、極限載荷均有顯著提高，但韌性卻急劇下降。這是因為SiC顆粒與鋁基體間潤濕不良，結合強度較低。壓縮時泡沫鋁骨架以受壓為主，SiC與鋁基體間的結合強度