论文部分内容阅读
以多样化孔隙(通孔,闭孔)为特征的轻型金属材料实现了结构材料的轻质多功能化,而成为研究前沿热点材料之一。本文为了满足机载雷达轻质、阻尼的需求,研究了具有大比表面积的新型高孔隙率(>80%)范围孔数量多、孔径小(1.5mm~3.5mm)的泡沫铝,由于其在阻尼应用领域鲜见报道,因而成为研究泡沫铝的新方向之一。以往研究的泡沫铝或铝合金,在高孔隙率(>80%)范围内都具有孔数量少、孔径大(2.5mm~5mm)的特点。
本文的研究重点是制备孔隙率范围为80%~90%、孔数量较多(孔数量提高5%~30%),孔径比较小(1.5mm~3.5mm)的泡沫铝件。
为获得上述目标,对制备工艺进行了改进,获得了新型制备方法。(1)研究了在熔体泡沫化过程中,发泡剂的处理、发泡剂的加入量、发泡剂的粒径、搅拌时间对孔结构的影响;(2)根据气泡形核的特点,在混匀搅拌中加入了新型形核剂,研究了不同的形核剂对孔结构的影响,并确定MnO2作为合适的形核剂,比较了不同的MnO2加入量对孔结构的影响,研究了孔径ds及气泡壁厚δs之间的相互关系。对发泡剂进行适当处理、加入形核剂、控制增黏过程和泡沫化过程,获得了高孔隙率范围孔数量较多、孔径较小的泡沫铝的制备新方法。
对制备的样品(81%、84%、86%、88%)采用计算机图像分析其孔径ds和厚度δs,研究了泡沫铝孔隙率Ps、孔洞直径ds和胞壁厚度δs的关系。并建立高孔隙率多边形泡沫铝孔模型,推导孔径、壁厚与孔数量的关系,结果与实际吻合;新型高孔数量小孔径泡沫铝具有的特点为:高孔隙率(Ps=80%~90%),孔数量较多,孔洞为多边形。
根据目标应用需求,(1)研究了高孔数量小孔径泡沫铝的超声衰减性能及影响因素。采用指数曲线拟合法测量了高孔数量泡沫铝的超声衰减性能,孔隙率范围为81%、84%、86%、88%,孔径分大小两个等级(小孔径范围为:1.5mm~3.5mm;大孔径范围为:2.5mm~5mm)。随着孔隙率的增加、孔径的减小、比表面积的增加,泡沫率的超声衰减性能提高;(2)研究了采用改良后的方法制备的高孔数量小孔径泡沫铝的压缩性能及影响因素,随着孔隙率的增加,屈服应力降低,屈服平台也降低,平台阶段延长。孔径对压缩曲线平台阶段略有影响,孔径减小,平台应力略有升高。将泡沫铝制成机载雷达减振器,探索应用其阻尼减振性能。