闭孔金属基复合泡沫材料制备与压缩性能研究

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闭孔金属复合泡沫材料是将空心球镶嵌在金属基复合材料制备的一种具有与传统材料不同的特殊结构的新型材料。它具有良好的机械性能,且在承受冲击载荷时可有效地吸收冲击能。因此,它越来越多地应用于国内外的工业领域与高新技术领域。本文以空心Al2O3、飞灰为填充材料,以AZ91D镁合金粉末为基体,采用热压烧结法成功制备了50%、60%、70%、80%的镁基复合泡沫材料,主要研究了空心球含量(体积分数)、颗粒尺寸、烧结温度、烧结压力对复合泡沫材料的显微组织形貌、物相成分以及界面结合情况、密度和压缩性能的影响。此外,为了提高复合泡沫材料的强度,又以所制备的复合泡沫为夹心材料,在两侧添加不同厚度的镁板或AZ91D粉末制备了镁基“三明治”复合泡沫材料,主要结论如下:1.Al2O3HS/AZ91D中部分Al2O3HS空心球被基体颗粒填充。其实际密度随着Al2O3HS体积分数的增加而降低,随烧结温度升高而增大。450°C以后,Al2O3HS/AZ91D内生成脆性Mg Al2O4相。2.Al2O3HS/AZ91D的准静态和动态抗压强度随Al2O3HS体积分数增加而下降,随烧结温度升高先增大后减小。Al2O3HS/AZ91D复合泡沫材料基体主要是韧性断裂而Al2O3HS发生脆性断裂。3.飞灰/AZ91D复合泡沫材料的密度、抗压强度随着飞灰体积分数增加而逐渐降低。飞灰颗粒是脆性断裂,基体是以沿晶断裂为主的撕裂形脆性断裂。飞灰/AZ91D在450、480°C时生成大量脆性相Mg2Si和Al Nb Ni。随着烧结温度升高,飞灰/AZ91D复合泡沫材料的密度逐渐增大、而抗压强度先增大后减小。在390°C时,飞灰/AZ91D复合泡沫材料的断裂机制主要是韧性断裂,在420°C时发生剪切撕裂形脆性断裂,在450°C、480°C时发生典型的脆性断裂。4.飞灰空心球粒径对微观结构、密度影响较大。飞灰/AZ91D复合泡沫材料的抗压强度随着粒径尺寸的增加而降低。飞灰/AZ91D复合泡沫材料承受载荷发生剪切时,裂纹在粒径较大的飞灰微球中更容易扩展。图70幅,表7个,参考文献94篇。
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