固相顆粒對(duì)粉末冶金泡沫鋁孔結(jié)構(gòu)及其力學(xué)性能影響機(jī)制研究.pdf

1、粉末冶金發(fā)泡法由于能夠?qū)崿F(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(guān)注，但其也存在著泡沫孔結(jié)構(gòu)不均勻、工藝穩(wěn)定性差等問(wèn)題。為進(jìn)一步了解制備機(jī)理、改進(jìn)制備工藝，提高泡沫鋁孔結(jié)構(gòu)的均勻性，本文重點(diǎn)研究了固相顆粒對(duì)泡沫鋁孔結(jié)構(gòu)均勻性及其力學(xué)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(rùn)濕性是決定泡沫鋁孔結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。對(duì)潤(rùn)濕性較好的氧化鋁膜來(lái)說(shuō)，鋁粉表面氧含量越高，孔結(jié)構(gòu)均勻性越好。這是因?yàn)轭A(yù)制件中的氧化膜

2、三維網(wǎng)絡(luò)在氣泡膨脹力作用下破裂、團(tuán)聚形成氧化鋁微團(tuán)，并在熔體運(yùn)動(dòng)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(jié)構(gòu)的均勻程度。而對(duì)潤(rùn)濕性不好的SiC來(lái)說(shuō)，隨著SiC顆粒含量增加，孔結(jié)構(gòu)均勻程度逐漸上升至一個(gè)最佳值；之后，SiC含量的繼續(xù)增加反而使孔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)惡化。這是因?yàn)镾iC含量較低時(shí)，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(jìn)一步提高熔體粘度，改善孔結(jié)構(gòu)；而當(dāng)SiC體積含量很

3、高時(shí)，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(rùn)濕性較差(結(jié)合力較弱)，易造成裂紋而使胞壁破裂，導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)的惡化。 SiC顆粒含量對(duì)泡沫鋁力學(xué)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(shí)的屈服強(qiáng)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?yàn)镾iC顆粒與鋁基體間潤(rùn)濕不良，結(jié)合強(qiáng)度較低。壓縮時(shí)泡沫鋁骨架以受壓為主，SiC與鋁基體間的結(jié)合強(qiáng)度