SiC顆粒增粘鋁硅合金泡沫材料的制備工藝及組織特征研究.pdf

1、本研究的目的是制定一種熔體鑄造法制備 SiC顆粒增粘泡沫鋁材料的工藝路線及其中各環(huán)節(jié)的合理的工藝參數(shù)，并且得到一種孔隙均勻，孔徑大小合適的新型的SiC顆粒增強(qiáng)泡沫鋁材料。
　　本文首先比較了傳統(tǒng)泡沫鋁制備工藝，即用純鋁或合金制備泡沫鋁材料和本研究采用的SiC顆粒增粘泡沫鋁的不同原理及工藝路線，通過比較得到本研究的工藝路線省去了增粘過程，操作簡單易行。隨后對發(fā)泡劑的分解熱力學(xué)、分解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了較為詳細(xì)的資料分析，得出TiH2在350

2、℃至420℃時(shí)開始分解，大量的氫氣釋放是在420℃以上，在達(dá)到鈦熔點(diǎn)(1668℃)時(shí)結(jié)束。溫度在600-700℃以下時(shí)只有60-75％氫氣放出，剩下的氣體繼續(xù)穩(wěn)定地與金屬結(jié)合，直到發(fā)泡停止。接著分析了熔體鑄造法的發(fā)泡原理，并對氣泡的生成、長大及合并進(jìn)行了分析，使本研究有了較深刻的理論基礎(chǔ)。
　　根據(jù)理論分析及前人的經(jīng)驗(yàn)，確定發(fā)泡劑的預(yù)處理工藝為400℃下加熱24小時(shí)，隨后500℃下加熱1小時(shí)，發(fā)泡處理時(shí)，加入發(fā)泡劑之后的攪拌速度為

3、1000r/min，攪拌時(shí)間為1分鐘左右；為了確定合理的加粉溫度，制定了四種工藝，分別為加粉溫度為610℃、640℃、660℃、670℃，分別進(jìn)行試驗(yàn)，通過比較得出，加粉溫度為640℃時(shí)可以得到較為理想的泡沫材料鑄錠。隨后分析了未發(fā)泡層和發(fā)泡不完全區(qū)域形成的原因。
　　將制備好的泡沫材料鑄錠在軸向不同高度上沿徑向鋸成圓片狀，分別分析每塊片狀試樣上的平均孔徑及孔隙率。首先將每塊試樣沿徑向分成三個(gè)區(qū)域，分別計(jì)算每塊區(qū)域的平均孔徑及孔隙

4、率。根據(jù)每個(gè)區(qū)域上的測得的數(shù)據(jù)，做出片狀試樣徑向方向上及軸向方向上的平均孔徑及孔隙率曲線，由各個(gè)曲線可知，每塊試樣的平均孔徑及孔隙率沿徑向方向增大；試樣的平均孔徑和孔隙率在軸向方向隨高度增加而減小。
　　研究表明：用TiH2做發(fā)泡劑，ZL104合金與鋁基復(fù)合材料做發(fā)泡基體可制備一種新型的SiC顆粒增強(qiáng)泡沫鋁基復(fù)合材料，該工藝操作簡單，不需要特殊工藝設(shè)備，不需要專門的增粘工藝，具有很好的發(fā)展前景。
　　研究同時(shí)表明：泡沫材料鑄