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不同增粘剂制备泡沫铝的分析研究

作者2019-03-29 14:10未知
由于多孔结构的存在会影响材料整体的性能,因此最初时的多孔结构被视为一种缺陷,随着对材料的认识不断深入与提高,多孔结构独有的特点与结构性能被逐渐发掘。如今多孔结构已渗入到纳米材料,有色金属,非金属材料等各个领域。泡沫铝是以铝合金为基体材料的多孔性材料,它具有质轻,吸声,吸能,减震等特性,被广泛用于机械配件,船体材料,航空材料等众多领域。本文采用熔体发泡法制备闭孔泡沫铝,使用金属钙(Ca),氧化铝(Al_2O_3),碳化硅(SiC)三种不同增粘剂及三种增粘剂的不同配比依次进行制备,并对制备出的泡沫铝成品的增粘效果进行宏观与微观的分析,并对分析结果进行比较。一方面针对所有样品的孔径,孔隙率,密度进行宏观表征,表征结果表明氧化铝与碳化硅的增粘效果不佳,样品的胞孔尺寸、孔隙率等偏小,并且这两类增粘剂制备的样品中出现了胞孔聚集的情况,从而导致塌缩,连通等现象。金属钙增粘制备的泡沫铝样品的孔径均匀度高,气泡分布均匀,增粘效果明显。同时根据项目要求优选出了最佳增粘剂与相应的配比。另一方面通过X射线衍射分析(XRD)设备对所有制备样品进行检测,并使用Jade软件对样品的晶粒尺寸进行计算。通过分析结果发现氧化铝与碳化硅的添加会使样品的晶粒尺寸变大,而金属钙的添加会使样品的晶粒尺寸先增大后减小,并通过金相显微镜检证实了这一结果。根据分析结果从形核率及晶粒尺寸生长对样品中气泡生长的影响构建一种增粘剂作用机理理论模型,根据理论模型分析对样品中存在的缺陷及不同增粘剂的增粘效果进行分析。此外,使用扫面电子显微镜(SEM)对部分样品(Al_2O_4-3.0wt%;SiC-1.0wt%;Ca-2.0wt%)的胞孔、胞壁等位置的形貌进行分析,研究不同增粘剂在泡沫铝中分布含量情况,发现不同增粘剂对气泡结构与气泡稳定有着不同的影响规律。最终,以上述小型工艺实验为基础,结合实际情况对工艺方案进行进一步调整优化,从而构建一个泡沫铝工业化中试生产线。
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