鎂基-SiCp復(fù)合泡沫材料的制備研究.pdf

1、泡沫金屬是一種由金屬相和氣孔組成，兼具結(jié)構(gòu)和功能雙重屬性的新型工程材料。泡沫金屬可應(yīng)用于航天航空、交通運(yùn)輸、建筑機(jī)械、船舶、電子通訊等諸多領(lǐng)域。熔體直接發(fā)泡法是當(dāng)今制備泡沫金屬的主要方法之一，其特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，成本低，能夠制備出大規(guī)格的泡沫金屬材料。但是鎂金屬的化學(xué)活性限制了該方法在制備泡沫鎂金屬中的使用。本項(xiàng)研究采用熔體直接發(fā)泡法制備泡沫鎂材料，旨在通過(guò)研究探索出一條在大氣狀態(tài)制備泡沫鎂材料的方法，為泡沫鎂材料的應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。<

2、br>　　本文首先制備了鎂基/SiC(p)復(fù)合材料，并研究了碳化硅在材料基體中的分布以及與基體的界面結(jié)合情況。采用熔體直接發(fā)泡法制備了泡沫鎂，并對(duì)其工藝影響因素進(jìn)行了細(xì)致研究。最后對(duì)制備的泡沫鎂進(jìn)行了微觀表征，分析了泡沫穩(wěn)定機(jī)理，并對(duì)泡沫鎂的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮性能進(jìn)行了測(cè)試。主要研究結(jié)果如下:
　　1)碳化硅顆粒經(jīng)高溫氧化處理后，能在其表面形成一層二氧化硅膜。氧化處理后的碳化硅在合金基體中分布較均勻，無(wú)明顯聚集和脫落現(xiàn)象。氧化后的碳化硅與

3、合金基體結(jié)合界面發(fā)生了輕微化學(xué)反應(yīng)，增加了其與鎂基體的潤(rùn)濕性。
　　2)以自制的阻燃鎂合金為基體、SiCp為增粘劑、MgCO3為發(fā)泡劑，進(jìn)行了熔體直接發(fā)泡法制備泡沫鎂材料的研究，獲得制備泡沫鎂材料的工藝參數(shù)為:SiCp加入量4.0wt.％，粒度100μm;碳酸鎂加入量3wt.％,粒度150μm;碳酸鎂攪拌溫度590℃，攪拌速率1900r/min，攪拌時(shí)間4min;恒溫發(fā)泡溫度620℃，發(fā)泡時(shí)間3min。利用該工藝條件可以制備出密度

4、為0.381g/cm3，孔隙率為79.38％的泡沫鎂材料。
　　3)泡沫鎂內(nèi)部孔徑分布較均勻，孔徑大小約為0.6～0.7mm?？妆诒砻娲植冢街幸恍┌咨☆w粒，存在著大量褶皺。物相分析表明:白色顆粒主要為鎂、鋁、鈣的氧化物及復(fù)合氧化物;褶皺內(nèi)包裹著鎂、鋁、鈣的復(fù)合氧化物;同時(shí)存在氧向孔壁表面富.集的現(xiàn)象。
　　4)氣泡的穩(wěn)定機(jī)理分析表明:分布在孔棱與Plateau邊界內(nèi)的碳化硅顆粒和復(fù)合氧化物共同起到了平衡Plateau邊

5、界和氣泡壁液膜間的壓力差的作用。它們?cè)谝耗ず穸劝l(fā)生波動(dòng)時(shí)產(chǎn)生回復(fù)力，阻止氣泡壁繼續(xù)變薄，同時(shí)孔內(nèi)壁上附著的氧化物和形成的褶皺減小了氣泡的表面能，氧在內(nèi)表面的富集也增強(qiáng)了孔壁的強(qiáng)度，這些因素的協(xié)同作用使氣泡達(dá)到一種相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。
　　5)不同泡沫體密度、不同碳化硅加入量及不同碳化硅粒度的泡沫鎂材料準(zhǔn)靜態(tài)壓縮結(jié)果表明:隨著泡沫鎂密度的減小平臺(tái)應(yīng)力顯著下降，隨著碳化硅加入量的增大平臺(tái)應(yīng)力呈現(xiàn)減小趨勢(shì)。同時(shí)隨著碳化硅粒度的增大平臺(tái)應(yīng)力也