苏ICP备112451047180号-6
泡沫铝材料的制备分析
摘要:世界冶金工业正朝着高效、低耗、优质和生态化的方向发展。轻质、吸声、隔声、吸能、减震、电磁屏蔽是泡沫铝材料的优良性能。在制造舰船甲板、坦克复合装甲和防地雷底板、列车底板和侧衬、汽车盖板及保险杠、隧道降噪等方面需求量大，应用面广。泡沫铝材料在材料科学与高技术领域的有着重要的研究也是未来我们将开发的对象之一。
随着泡沫铝材料的市场逐渐拓展，目前已用于制作吸声板、声屏障、列车地板、轿车保险杠、坦克与防暴车复合装甲、建筑幕墙，并在潜艇与军舰降噪、建筑降噪、隧道降噪等方面得到应用，对升高装备性能、提高工程质量发挥着重要作用。
本论文主要研究的内容是粉末冶金法制备泡沫铝材料的工艺，研究中发现发泡时间对发泡也有一定的影响，如果发泡时间太短，发泡剂分解不充分，所制备出的泡沫铝密度大，孔隙较小；而发泡时间过长，制备出的泡沫铝就会有比较大的气孔，气孔分布不均匀，甚至会出现气孔贯通的现象。通过这些实验还要分析其工艺过程中试验材料的选用和比较，以及对试验结果分析其各参数之间的影响关系。在此基础上继续探究此方法在夹芯泡沫铝中会有怎样的不同表现。
关键词:泡沫铝;粉末冶金; 正交试验;发泡剂
Analysis on the preparation of aluminum foam material
Abstract: Metallurgical industry in the world is in the direction of the high efficiency, low consumption, high quality and ecological development. Aluminum foam material has light, sound absorption, sound insulation, energy absorption, shock absorption, electromagnetic shielding and other excellent properties, in the manufacturing of ship deck, tanks composite armor and mine bottom, train bottom and side line, car cover and bumper, tunnel noise reduction potential demand is big, wide application. Become in today's world of materials science and one of the important object of research, development of high technology.
Gradually expand the application of aluminum foam materials market, at present has been used to make acoustic board, sound barriers, train the composite floor, car bumpers, tanks and a riot police vehicle armor, building curtain wall, and noise reduction in submarines and warships for such applications as noise reduction, noise reduction, tunnel, the equipment performance, plays an important role to improve construction quality.
This thesis mainly studies the content is prepared foam aluminum by powder metallurgy method, study foaming time also have certain influence to foam, if foaming time too short, inadequate decomposition of foaming agent, the preparation of aluminum foam density is big, small pore; And foaming time is too long, preparation of aluminum foam will have larger pores, uneven distribution of pores, even through the stomata. Through the experiment and analysis of test materials in the process of selection and comparison, and analysis of test results of the influence of the relationship between the various parameters. On this basis, continue to explore this method in the sandwich foam aluminum can have how different performance
Key words: Aluminum foam; Powder metallurgy; Orthogonal experimental; Foaming agent;
摘要:世界冶金工业正朝着高效、低耗、优质和生态化的方向发展。轻质、吸声、隔声、吸能、减震、电磁屏蔽是泡沫铝材料的优良性能。在制造舰船甲板、坦克复合装甲和防地雷底板、列车底板和侧衬、汽车盖板及保险杠、隧道降噪等方面需求量大，应用面广。泡沫铝材料在材料科学与高技术领域的有着重要的研究也是未来我们将开发的对象之一。
随着泡沫铝材料的市场逐渐拓展，目前已用于制作吸声板、声屏障、列车地板、轿车保险杠、坦克与防暴车复合装甲、建筑幕墙，并在潜艇与军舰降噪、建筑降噪、隧道降噪等方面得到应用，对升高装备性能、提高工程质量发挥着重要作用。
本论文主要研究的内容是粉末冶金法制备泡沫铝材料的工艺，研究中发现发泡时间对发泡也有一定的影响，如果发泡时间太短，发泡剂分解不充分，所制备出的泡沫铝密度大，孔隙较小；而发泡时间过长，制备出的泡沫铝就会有比较大的气孔，气孔分布不均匀，甚至会出现气孔贯通的现象。通过这些实验还要分析其工艺过程中试验材料的选用和比较，以及对试验结果分析其各参数之间的影响关系。在此基础上继续探究此方法在夹芯泡沫铝中会有怎样的不同表现。
关键词:泡沫铝;粉末冶金; 正交试验;发泡剂
Analysis on the preparation of aluminum foam material
Abstract: Metallurgical industry in the world is in the direction of the high efficiency, low consumption, high quality and ecological development. Aluminum foam material has light, sound absorption, sound insulation, energy absorption, shock absorption, electromagnetic shielding and other excellent properties, in the manufacturing of ship deck, tanks composite armor and mine bottom, train bottom and side line, car cover and bumper, tunnel noise reduction potential demand is big, wide application. Become in today's world of materials science and one of the important object of research, development of high technology.
Gradually expand the application of aluminum foam materials market, at present has been used to make acoustic board, sound barriers, train the composite floor, car bumpers, tanks and a riot police vehicle armor, building curtain wall, and noise reduction in submarines and warships for such applications as noise reduction, noise reduction, tunnel, the equipment performance, plays an important role to improve construction quality.
This thesis mainly studies the content is prepared foam aluminum by powder metallurgy method, study foaming time also have certain influence to foam, if foaming time too short, inadequate decomposition of foaming agent, the preparation of aluminum foam density is big, small pore; And foaming time is too long, preparation of aluminum foam will have larger pores, uneven distribution of pores, even through the stomata. Through the experiment and analysis of test materials in the process of selection and comparison, and analysis of test results of the influence of the relationship between the various parameters. On this basis, continue to explore this method in the sandwich foam aluminum can have how different performance
Key words: Aluminum foam; Powder metallurgy; Orthogonal experimental; Foaming agent;
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.1.1 泡沫铝简述 1
1.1.2 泡沫铝材料的应用 2
1.2泡沫铝材料的性能及其特点 3
1.3泡沫铝的几种制备方法概述 5
1.4本论文研究的目的、意义及内容 6
第二章 粉末冶金法制备泡沫铝材料工艺设计 7
2.1 粉末冶金制泡沫铝实验设计 7
2.1.1 实验所选用的材料 7
2.1.2 实验工艺流程 7
2.2粉末冶金制泡沫夹芯板发泡实验 8
2.2.1泡沫铝夹芯板制备实验 8
2.2.2实验工艺流程图 8
2.3 金属粉末压制过程 9
2.4 正交实验表格设计 10
2.5实验过程工艺分析 11
第三章 粉末冶金法制泡沫铝实验结果和分析 15
3.1泡沫铝孔隙结构特性分析 15
3.2泡沫铝正交试验结果分析 16
3.3粉末冶金对泡沫夹芯板发泡效果的影响 19
结 论 23
参考文献 24
致 谢 25
本论文研究的目的是粉末冶金法制泡沫铝材料的工艺设计。
本论文研究的意义是在掌握现有的粉末冶金法制备泡沫铝材料的方法中，还存在着一些问题，因此对现有方法的分析改进既能促进经济的发展又能提高泡沫铝的制作工艺。通过对粉末冶金法制泡沫铝材料的工艺研究，就能进一步了解和改善泡沫铝材料在在国家安全、科学研究、汽车制造、建筑、城市交通、国民经济建设等领域有更多的拓展和应用。
本论文主要研究的内容是粉末冶金法制备泡沫铝材料的工艺，并分析其工艺过程中试验材料的选用和比较，其中对发泡剂TiH2和CaCO3的选用做了详细的比较。并对试验结果进行分析，探究各参数之间的影响关系。在此基础还探究并设计了利用铝硅合金粉和面板材质为3003铝合金制备夹芯泡沫铝在发泡效果上的影响。
结 论
（1）从正交实验研究可以看出发泡过程对温度的选择是很敏感的。如果试样的最终温度是低于合金的固相温度，TiH2分解缓慢，H2分解压大,形成气泡半径小,试样有一点轻微的固态膨胀；如果最终温度在固液相之问,TiH2快速分解,H2分解压力小,形成气泡半径大,容易稳定下来。
（2）以孔隙率最大、孔结构均匀为评价标准，在有气氛保护条件下，发泡的最佳条件为:加热温度应在630℃~680℃之间，保温时间应在10~20分钟之内，加热速率可通过将加热炉升温到600℃的方法来提高加热速率。采用45℃/min左右,TiH2的含量可以小于1%，可以得出孔隙结构均匀,孔隙率大的泡沫铝。
（3）TiH2的百分含量低时，分解出的H2能很好地保留在熔体内部，当TiH2的百分含量高时，分解出的H2就会使熔体达到饱和，多余的H2因此会撑破试样的外壁逸出到熔体的外面。因而，并不是TiH2的百分含量越大越好，可以满足需求就好。
（4） 在粉末冶金制泡沫铝的基础上拓展了泡沫铝夹芯板的包套轧制--粉末冶金发泡技术。在轧制预制体的粉末冶金发泡过程中，发泡时间、冷却速度与最终的发泡效果密切关。研究得到的最佳发泡工艺参数为:700 ℃ 发泡40～60s，冷却方式为水冷。
参考文献
[1] 姚广春.泡沫铝材料.科学出版社.2013.6;3~17
[2] 王常珍.冶金物理化学研究方法3版[M].北京：冶金工业出版社.2002:278~309
[3] 高洪吾，刘宇，刘士魁，等.泡沫铝发泡初期孔隙及气泡的形成与扩展[J]．特种铸造及有色合金，2006:136~138
[4] 郭志强，姚广春，尉海军等.泡沫铝材的泡体演化过程.过程工程学报，2006:52~58
[5] 朱勇刚.泡沫铝的粉末冶金制备方法及其相关性能的研究[D].南京东南大学材料科学与工程系2004;3~5
[6] 周向阳，张太康，李昌林等：粉末冶金法制备泡沫铝的研究进展[J]，材料导报，2010;7~14
[7] 崔舜 ,曾庆学. 泡沫铝制备工艺的试验研究[J] .江苏冶金. 1998;31~35
[8] 郭志强，姚广春，尉海军等，粉体颗粒粒度对粉末冶金法制备泡沫铝材料的影响2007;1163~1166
[9] 董汉伟.泡沫铝制备工艺及其压缩性能研究［D］.大连理工大学.2010．
[10] 郭志强，姚广春，尉海军等.泡沫铝材的泡体演化过程［J］.过程工程学报，2006.6:978~982
本论文研究的目的是粉末冶金法制泡沫铝材料的工艺设计。
本论文研究的意义是在掌握现有的粉末冶金法制备泡沫铝材料的方法中，还存在着一些问题，因此对现有方法的分析改进既能促进经济的发展又能提高泡沫铝的制作工艺。通过对粉末冶金法制泡沫铝材料的工艺研究，就能进一步了解和改善泡沫铝材料在在国家安全、科学研究、汽车制造、建筑、城市交通、国民经济建设等领域有更多的拓展和应用。
本论文主要研究的内容是粉末冶金法制备泡沫铝材料的工艺，并分析其工艺过程中试验材料的选用和比较，其中对发泡剂TiH2和CaCO3的选用做了详细的比较。并对试验结果进行分析，探究各参数之间的影响关系。在此基础还探究并设计了利用铝硅合金粉和面板材质为3003铝合金制备夹芯泡沫铝在发泡效果上的影响。
结 论
（1）从正交实验研究可以看出发泡过程对温度的选择是很敏感的。如果试样的最终温度是低于合金的固相温度，TiH2分解缓慢，H2分解压大,形成气泡半径小,试样有一点轻微的固态膨胀；如果最终温度在固液相之问,TiH2快速分解,H2分解压力小,形成气泡半径大,容易稳定下来。
（2）以孔隙率最大、孔结构均匀为评价标准，在有气氛保护条件下，发泡的最佳条件为:加热温度应在630℃~680℃之间，保温时间应在10~20分钟之内，加热速率可通过将加热炉升温到600℃的方法来提高加热速率。采用45℃/min左右,TiH2的含量可以小于1%，可以得出孔隙结构均匀,孔隙率大的泡沫铝。
（3）TiH2的百分含量低时，分解出的H2能很好地保留在熔体内部，当TiH2的百分含量高时，分解出的H2就会使熔体达到饱和，多余的H2因此会撑破试样的外壁逸出到熔体的外面。因而，并不是TiH2的百分含量越大越好，可以满足需求就好。
（4） 在粉末冶金制泡沫铝的基础上拓展了泡沫铝夹芯板的包套轧制--粉末冶金发泡技术。在轧制预制体的粉末冶金发泡过程中，发泡时间、冷却速度与最终的发泡效果密切关。研究得到的最佳发泡工艺参数为:700 ℃ 发泡40～60s，冷却方式为水冷。
参考文献
[1] 姚广春.泡沫铝材料.科学出版社.2013.6;3~17
[2] 王常珍.冶金物理化学研究方法3版[M].北京：冶金工业出版社.2002:278~309
[3] 高洪吾，刘宇，刘士魁，等.泡沫铝发泡初期孔隙及气泡的形成与扩展[J]．特种铸造及有色合金，2006:136~138
[4] 郭志强，姚广春，尉海军等.泡沫铝材的泡体演化过程.过程工程学报，2006:52~58
[5] 朱勇刚.泡沫铝的粉末冶金制备方法及其相关性能的研究[D].南京东南大学材料科学与工程系2004;3~5
[6] 周向阳，张太康，李昌林等：粉末冶金法制备泡沫铝的研究进展[J]，材料导报，2010;7~14
[7] 崔舜 ,曾庆学. 泡沫铝制备工艺的试验研究[J] .江苏冶金. 1998;31~35
[8] 郭志强，姚广春，尉海军等，粉体颗粒粒度对粉末冶金法制备泡沫铝材料的影响2007;1163~1166
[9] 董汉伟.泡沫铝制备工艺及其压缩性能研究［D］.大连理工大学.2010．
[10] 郭志强，姚广春，尉海军等.泡沫铝材的泡体演化过程［J］.过程工程学报，2006.6:978~982