泡沫鋁及其連接件的制備工藝與組織性能研究.pdf

1、泡沫鋁是一種結(jié)構(gòu)與功能一體化的新型工程材料，它同時具有泡沫材料和金屬材料的結(jié)構(gòu)特性和優(yōu)異性能。由于它具有相對密度低、質(zhì)量輕、消聲和吸能等優(yōu)點，在國防軍工、交通運輸和航空航天等領域已得到了廣泛應用。然而，由于生產(chǎn)技術(shù)的不穩(wěn)定，國內(nèi)還沒有看到大規(guī)模生產(chǎn)泡沫鋁的相關報道。熔體發(fā)泡法制備泡沫鋁是目前最適合大規(guī)模生產(chǎn)的制備方法，但由于鋁熔體的溫度較高(660℃)，會使發(fā)泡劑TiH2過快分解，導致泡沫鋁的結(jié)構(gòu)不均勻。
　　本文首先研究了化學鍍

2、包覆對TiH2粉體性能的影響;然后研究了TiH2的添加量對泡沫鋁材料性能的影響，其中包括孔隙率、壓縮性能和阻尼性能，并探討了各種性能的產(chǎn)生機制;最后以Al-Si基合金為釬料，泡沫鋁為基體，純鋁板或鋼板為面板，采用釬焊的方法制備了泡沫鋁連接件，并利用SEM對焊接層的組織和界面結(jié)構(gòu)進行了觀察和分析，利用EDS測定了元素的擴散及分布情況，結(jié)合擴散原理分析了元素的擴散情況。此外，還對釬焊接頭試樣進行剪切實驗。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)

3、化學鍍處理提高了TiH2粉體的開始釋氫溫度:釋氫反應開始溫度由480℃提高至550℃，提高了約70℃;
　　(2)隨著發(fā)泡劑含量的增加，泡沫鋁的孔隙率不斷提高，阻尼性能出現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象。根據(jù)泡沫鋁的壓縮應力應變曲線的變化，得到其特征為:彈性變形階段是從開始變形到變形量為0.5％左右為止;塑性變形階段從變形量為0.5％到50～60％為止，它是一個平臺區(qū)，是材料壓縮強度的體現(xiàn)也是泡沫鋁的吸能過程;接下來是致密化階段;
　　

4、(3)在泡沫鋁/鋁板連接件中:Si元素在焊接層附近呈現(xiàn)階梯狀分布;生成的Al和Si的固溶體對焊接層具有強化作用;最佳的焊接工藝為:焊接溫度630℃，焊接時間10min，去應力退火溫度400℃，去應力退火時間30min;
　　(4)在泡沫鋁/鋼板板連接件中:焊接接頭組織與焊接時間密切相關:當焊接時間為5min時，釬料未完全熔化，焊接接頭不緊密，剪切強度較低;當焊接時間為10min時，接頭組織形成Al、Fe固溶體并形成少量Fe/Al金