泡沫铝基复合材料研究

※ 设计基本原理：

泡沫铝是近几十年发展起来的一种新型功能材料。它由三维网状金属骨架结构和间隙构成，如果在其中渗入增强体，将大幅地提高其力学性能，还有可能带来其他新的功能特性，或者使泡沫铝基基体原有的优良特性得到进一步提高。泡沫铝同时具有多孔结构和金属的双重特征,因而具有许多优良的特殊性能, 如热、声、能量吸收、电磁屏蔽、轻质、渗透性能等, 在汽车、航空航天、建筑、包装、运输等领域具有广泛的应用。SiCp 增强铝基复合材料具有较高的比强度、比刚度、弹性模量、耐磨性和低的热膨胀系数等优良特性, 已成为当前人们研究开发的热点之一。如将二者相结合成为碳化硅颗粒增强泡沫铝基复合材料, 则能取长补短, 同时兼有两种材料的优点, 成为一种新型的泡沫金属基复合材料。※ 制备工艺（熔体发泡工艺）：

① 流程图如下

② 试验基体用材为纯Al, Si, Mg, 增强颗粒为10~ 14 μm 的W14 绿碳化硅颗粒( A-SiCp ) , 发泡剂200 目的TiH 2 粉末。试验装置如③ 所示。熔体发泡法制

备SiCp 增强泡沫铝基复合材料工艺流程为:首先将金属铝锭在高温箱形电炉熔化后, 在一定温度条件下加入10%~ 12% ( 质量分数) 的Si 作为添加剂和1% ~ 1。 5% ( 质量分数) 的Mg 作为助渗剂, 经调速电机驱动的搅拌器高速搅拌均匀, 升温后倒入预处理过的SiC 颗粒保温坩埚中, 再高速搅拌均匀, 冷却到固液两相区加入预处理过的发泡剂TiH 2, 高速搅拌均匀后, 保温一段时间, 使发泡剂

充分分解释放气体( H 2 ) , 气体滞留在熔体内冷却凝固后即产生大量孔洞。均匀

分布的( H 2) 使金属发泡成为所需的结构和形状, 同时SiC 颗粒分布于金属基体

中起到强化作用。

③ 实验装置图：

SiC 颗粒进行预处理 TiH 2

配料

搅拌 熔化 冷却 发泡 冷却

※制备过程的控制与途径：

熔体发泡法的主要问题是发泡过程和孔洞均匀分布控制比较困难, 采取的

措施: ( 1) 为延长发泡剂的滞留时间, 向熔体中加入增粘剂如Ca,MnO2 等以提高熔体粘度; ( 2) 为使发泡剂均匀分布在熔体中, 采用高速搅拌。由于本试验加入SiCp 颗粒形成复合材料, 熔体自身粘度较大, 故不需采用任何增粘措施, 简化了发泡工艺。

发泡剂的预处理由于TiH

2

在高温热分解速度快, 往往还未充分分散到铝

液中就分解完毕, 可通过一定的热处理工艺使TiH

2

粉末表面生成氧化膜 , 提高其在高温停留的时间, 使其在搅拌均匀后才开始发泡。本试验采用预处理工艺为:400℃下保温30 h, 再在500 ℃下保温2 h 后随炉冷却, 干燥保存。

SiCp与TiH

2分布的均匀性 SiCp与TiH

2

分布的均匀性对复合材料的性能有较

大影响, 所以搅拌器形状、搅拌速度和搅拌时间就显得非常重要。而且早期SiCp

搅拌的均匀性对后期发泡也有较大影响, 一般TiH

2受热分解的H

2

更易于以SiCp

为形核核心。发泡过程半固态搅拌时, 既要提高搅拌器的剪切速度, 达到利用旋

涡区的抽吸作用将颗粒卷入熔体中; 又不致由于大的旋涡在金属内形成气孔、缩松。如果搅拌不均匀, 冷却后会出现SiCp 的团聚和大气孔、孔洞不均匀。搅拌时控制不好, 会有氢气泡在搅拌过程中沿搅拌杆上升而跑掉。分次加入发泡剂会产生大小不均的孔洞。与单层、二层叶片相比, 三层搅拌器上层叶片产生下压力, 下层叶片产生上吸力, 有利于颗粒分布的均匀性。本试验搅拌头采用同轴三层螺旋浆形, 对SiCp加入后搅拌15 min, 再加入TiH

2

后搅拌20 s,转速为3000~ 4000

r\min- 1, 保温一段时间后快速冷却成型, 通过控制搅拌时间和加入的TiH

2

含

量可以获得所需孔洞大小及不同孔隙率的SiCp 增强泡沫。

温度控制熔体发泡法制备SiCp 增强泡沫铝基复合材料工艺过程中, 温度的控制特别重要。如果搅拌SiCp时温度低于熔体熔化温度, 则会生成颗粒絮状物质。熔体温度的提高一方面有利于改善SiCp 与铝液的润湿性, 但降低粘度; 另一方面有利于发泡, 但不利于泡沫的稳定, 而温度过低又不利于TiH

的分解,

2

最合适的发泡温度应该是在该温度范围内同时满足发泡剂的分解压大于气泡核长大的内压力和熔融金属有较高粘度的要求。本试验条件下, 700 ℃进行SiCp

发泡初始温度为700 ℃,终了温度为670 ℃ , 可获得SiCp 高速搅拌; 加入TiH

2

和孔洞均匀分布的SiCp 颗粒增强泡沫铝基复合材料。

※性能调整方法：

1、增粘剂、发泡剂加入方式的影响

由于增粘剂、发泡剂中的Ca、Mg 、TiH2 密度较小, 且在高温下极易燃烧, 采用简单的抛洒加入方式不能达到使熔体增粘、发泡的效果, 而是在熔体表面迅速燃烧, 发出耀眼白光。针对这一现象, 采用了将增粘剂、发泡剂用铝箔包裹后强制压入熔体的方法, 发现熔体迅速胀大, 冷却后得到孔隙率约40%的泡沫体 , 但其孔隙大小及分布极不均匀。

2、搅拌速度的影响

分析孔隙大小及分布不均匀的原因, 可能是加入发泡剂后搅拌速度太低, 以致在短时间内发泡剂TiH2 颗粒未能均匀分散, 从而导致发泡体气泡分布不均匀。提高加入T iH2 后的搅拌速度至800 r/ min,得到孔隙率约58%的泡沫体, 可见其孔隙率和孔分布均匀性均有所提高, 但气孔不规则、大小不均匀。

3、搅拌时间的影响

造成气孔团聚的原因可能是搅拌速度仍不够高和搅拌时间短, 以至发泡剂在熔体冷却凝固前仍未完全分散开。为此, 一方面进一步提高加入发泡剂后的搅拌速度至1200 r/ min, 同时延长搅拌时间为4 分钟, 得到孔隙率为70%、孔径比较均匀、孔型基本一致的泡沫铝样品。对熔体发泡法制备闭孔泡沫铝工艺的初步探索发现, 影响孔隙率和孔分布均匀性的因素较多, 如熔体粘度、熔体发泡温度、搅拌速度、搅拌时间、冷却速度等等。增加熔体粘度和降低熔体发泡温度都有利于提高气泡的稳定性, 有助于孔隙率的提高。但是由于发泡剂的分解温

度远比熔体的熔化温度低, 气泡合并是自发的热力学过程, 气泡发生破裂和逸出熔体的几率就会增加, 因此搅拌速度和搅拌时间的影响就显得尤为突出。提高加入发泡剂后的搅拌速度有利于发泡剂的快速均匀分散, 从而增加气泡形核数量, 明显提高孔隙率和孔分布均匀性。适当延长搅拌时间, 既有利于发泡剂的充分分散, 又有利于气泡的进一步长大均匀。

※应用领域：

1、由于其多孔结构和金属特征, 具有优良的特殊性质, 如轻质、渗透、能量吸收、热性能、高电阻、电磁屏蔽性能等, 在航空、航天、运输、建筑等领域有广泛的应用前景。

2、利用减振特性, 可用于制作精密仪器的基底和防护罩、运输包装箱内衬。

3、利用吸音特性, 制作高速列车发动机室的隔音墙、汽车发动机消音器以及用做新型的防火、隔音建筑装饰材料。

4、也可作为轻质结构材料, 如飞机夹层材料、空心支撑体的增强添料。

5、而颗粒增强金属基复合材料也是近年来发展的一种新的金属材料, 具有高比强度、高比模量、耐磨损、耐高温、疲劳性能好等优良性能。

6、二者结合形成泡沫金属基复合材料, 则应用范围还在不断扩大, 在当今节约能源和资源、对产品要求轻量化、高能化的年代, 新型泡沫金属基复合材料的研究和开发具有十分重要和深远的意义。

泡沫铝基复合材料研究

※ 设计基本原理： 泡沫铝是近几十年发展起来的一种新型功能材料。它由三维网状金属骨架结构和间隙构成，如果在其中渗入增强体，将大幅地提高其力学性能，还有可能带来其他新的功能特性，或者使泡沫铝基基体原有的优良特性得到进一步提高。泡沫铝同时具有多孔结构和金属的双重特征,因而具有许多优良的特殊性能, 如热、声、能量吸收、电磁屏蔽、轻质、渗透性能等, 在汽车、航空航天、建筑、包装、运输等领域具有广泛的应用。SiCp 增强铝基复合材料具有较高的比强度、比刚度、弹性模量、耐磨性和低的热膨胀系数等优良特性, 已成为当前人们研究开发的热点之一。如将二者相结合成为碳化硅颗粒增强泡沫铝基复合材料, 则能取长补短, 同时兼有两种材料的优点, 成为一种新型的泡沫金属基复合材料。※ 制备工艺（熔体发泡工艺）： ① 流程图如下 ② 试验基体用材为纯Al, Si, Mg, 增强颗粒为10~ 14 μm 的W14 绿碳化硅颗粒( A-SiCp ) , 发泡剂200 目的TiH 2 粉末。试验装置如③ 所示。熔体发泡法制 备SiCp 增强泡沫铝基复合材料工艺流程为:首先将金属铝锭在高温箱形电炉熔化后, 在一定温度条件下加入10%~ 12% ( 质量分数) 的Si 作为添加剂和1% ~ 1。 5% ( 质量分数) 的Mg 作为助渗剂, 经调速电机驱动的搅拌器高速搅拌均匀, 升温后倒入预处理过的SiC 颗粒保温坩埚中, 再高速搅拌均匀, 冷却到固液两相区加入预处理过的发泡剂TiH 2, 高速搅拌均匀后, 保温一段时间, 使发泡剂 充分分解释放气体( H 2 ) , 气体滞留在熔体内冷却凝固后即产生大量孔洞。均匀 分布的( H 2) 使金属发泡成为所需的结构和形状, 同时SiC 颗粒分布于金属基体 中起到强化作用。 ③ 实验装置图： SiC 颗粒进行预处理 TiH 2 配料 搅拌 熔化 冷却 发泡 冷却

铝基复合材料综述

铝基复合材料综述 XXXXXXXXXXX 摘要铝基复合材料凭借密度小、耐磨、热性能好等优点在航天航空等领域占有优势地位。文中综述了铝基复合材料的种类、铝基复合材料性能、各种铝基复合材料的制备和应用以及发展前景。 关键词铝基复合材料种类性能制备应用 Abstract Al-based alloys have advantages in the field of the aerospace by the advantages of small density , anti-function ,good thermal performance and so on. This article discussed the kinds ,performance ,approach , use and development prospect of Al-based alloys. Key words Al-based alloys kind performance approach use

1.引言 自20世纪80年代金属基复合材料大规模研究与开发以来，铝基复合材料在航空，航天，电子，汽车以及先进武器系统等领域得到迅速发展。铝基复合材料的制备工艺设计高温、增强材料的表面处理、复合成型等复杂工艺，而复合材料的性能、应用、成本等在很大程度上取决于其制造技术。因此，研究和开发心的制造技术，在提高铝基复合材料性能的同时降低成本，使其得到更广泛的应用，是铝基复合材料能否得到长远发展的关键所在。铝在制作复合材料上有许多特点,如质量轻、密度小、可塑性好,铝基复合技术容易掌握,易于加工等。此外,铝基复合材料比强度和比刚度高,高温性能好,更耐疲劳和更耐磨,阻尼性能好,热膨胀系数低。同其他复合材料一样,它能组合特定的力学和物理性能,以满足产品的需要。因此,铝基复合材料已成为金属基复合材料中最常用的、最重要的材料之一。2.铝基复合材料分类 按照增强体的不同,铝基复合材料可分为纤维增强铝基复合材料和颗粒增强铝基复合材料。纤维增强铝基复合材料具有比强度、比模量高,尺寸稳定性好等一系列优异性能,但价格昂贵,目前主要用于航天领域,作为航天飞机、人造卫星、空间站等的结构材料。颗粒增强铝基复合材料可用来制造卫星及航天用结构材料、飞机零部件、金属镜光学系统、汽车零部件;此外还可以用来制造微波电路插件、惯性导航系统的精密零件、涡轮增压推进器、电子封装器件等。 3.铝基复合材料的基本成分 铝及其合金都适于作金属基复合材料的基体，铝基复合材料的增强物可以是连续的纤维，也可以是短纤维，也可以是从球形到不规则形状的颗粒。目前铝基复合材料增强颗粒材料有SiC、AL2O3、BN等，金属间化合物如Ni-Al，Fe-Al和Ti-Al也被用工作增强颗粒。 4.铝基复合材料特点 在众多金属基复合材料中，铝基复合材料发展最快且成为当前该类材料发展和研究的主流，这是因为铝基复合材料具有密度低、基体合金选择范围广、热处理性好、制备工艺灵活等许多优点。另外，铝和铝合金与许多增强相都有良好的接触性能，如连续状硼、AL2O3\ 、

铝合金表面处理国内外应用现状

表面工程技术 铝合金表面处理国内外研究应用现状Aluminum alloy surface treatment of domestic and foreignresearch and application status 学院名称：材料科学与工程学院 专业班级：复合材料1101 学生姓名：曹成成 学号：3110706055 指导教师：张松立 2014 年6 月

【摘要】综述了近年来铝合金表面改性技术取得的研究进展，介绍了镀层技术，转化膜处理技术、高能束表面处理技术等方法制备铝合金表面层的原理、特点及研究成果简要介绍了铝合金表面处理技术的新进展,重点介绍了铝合 金的阳极氧化、电镀、化学镀和微弧氧化、激光熔覆等工艺。 关键词:铝合金;表面处理;阳极氧化;电镀;化学镀;微弧氧化;激光熔覆 前言 铝是元素周期表中第三周期主族元素,为面心立方晶格,无同素异构转变,延展性好、塑性高,可进行各种机械加工。铝的化学性质活泼,在干燥空气中铝的表面立即形成厚约1～3 nm 的致密氧化膜,使铝不会进一步氧化并能耐水;铝是两性的,既易溶于强碱,也能溶于稀酸。铝在大气中具有良好的耐蚀性。纯铝的强度低,只有通过合金化才能得到可作结构材料使用的各种铝合金。铝合金的突出特点是密度小、强度高。铝中加入Mn、Mg 形成的Al-Mn、Al-Mg 合金具有很好的塑性和较高的强度,称为防锈铝合金,如3A21 ,5A05。硬铝合金的强度较防锈铝合金高,但防蚀性能有所下降,这类合金有Al-Cu-Mg 系如 2A11 ,2A12。Al-Cu-Mg- Zn 系为超硬铝,如7A04 ,7A09。新近开发的高强度硬铝,强度进一步提高,而密度比普通硬铝降低15 % ,且能挤压成型,可用作摩托车骨架和轮圈等构件。Al-Li 合金可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材。通过在铝中加入3 %～5 %(质量分数) 的比铝更轻的金属锂,就可以制造出强度比纯铝高20 %～25 % ,密度仅2. 5 t/ m3 的铝锂合金。这种合金用在大型客机上,可以使飞机的重量减少5 t 多,而载客人数不减。 尽管铝合金材料具有密度小、热膨胀系数低、比刚度和比强度高等优点，但

泡沫铝研究综述

泡沫铝研究综述 班级:材科102班 姓名：吴凯 学号：201004055 指导教师：吕平

泡沫铝研究综述 吴凯青岛理工大学 摘要：泡沫铝是一种新型的轻质结构功能材料。本文首先介绍在制造泡沫铝 的过程中起了至关重要的作用的发泡剂。泡沫铝中气源主要分为H 2源和C0 2 气源， 氢化物发泡剂应用较为普遍；其次对泡沫铝动态压缩力学性能的实验测量技术进行了总结；另外分析总结了泡沫铝随着气孔孔径的减小，它的力学性能、电磁屏蔽效能、吸音性能的变化；最后，介绍了泡沫铝作为结构材料、功能材料及功能结构一体化材料应用的研究现状。 关键词：泡沫铝；发泡剂；力学性能；冲击荷载；小孔径 Abstract:Foam aluminum is a new lightweight structure and function of materials. This paper describes the process in the manufacture of aluminum foam played a crucial role in the blowing agent. Aluminum foam in the gas source is divided into H2gas supply sources and CO2, hydrides foaming more general; followed by dynamic compression of aluminum foam mechanical properties of experimental measurement techniques are summarized; another analysis summarizes the aluminum foam with pore size decreases, its mechanical properties, changes in electromagnetic shielding performance, acoustic performance; Finally, the research status of aluminum foam as a structural material, structural and functional integration of functional materials materials applications. Keywords:Foam aluminum；Vesicant；Mechanical Properties；Impact load；Small Aperture 引言 泡沫铝是一种新型的轻质结构功能材料，粉末冶金法是一种制备泡沫铝的重要的方法。在泡沫铝内部含有大量分布可控的孔洞，并以孔洞作为复合相的新型复合材料，具有良好的吸能、减震、缓冲、隔音吸声、隔热、电磁屏蔽、质量轻、高比能等优良的物理和力学性能。另外，研究小孔径泡沫铝对泡沫铝的发展有重要意义，当泡沫铝气孔细化到lmm左右时，可分散细化缺陷，使泡沫铝的结构均匀性提高，而泡沫铝孔结构的均匀化可使其形变的不均匀性降低。研究表明，平均孔径的减小可以使泡沫铝力学性能、能力吸收性能等得到提升。因此，研究小孔径泡沫铝、全面提升泡沫铝性能是当今泡沫铝的重点研究方向之一。正因为泡沫铝有如此多有意的性能，近些年来它在航空航天、汽车、船舶、建筑、装潢、环保、医药等领域被广泛使用。 1.泡沫铝发泡剂 铝的熔点为660℃，通常低温发泡剂不适合金属铝的发泡。在泡沫铝的生产中应用较多的是无机类热分解型发泡剂。概括起来主要是氢化物型和碳酸盐型。 1．1氢化物发泡剂 在众多的氢化物中，TiH 2和ZrH 2 被认为是最佳的发泡剂[1]，原因是它们在 400～600℃释放出发泡气体——氢气，这与铝金属的熔点(660℃)和铝合金的熔点(577℃)比较接近[1]。工业生产中，由于成本和资源等因素，TiH 2 应用比较普遍， 因此国内外发泡剂研究通常集中在TiH 2方面。可以利用未经处理的TiH 2 所释放的

铝基复合材料的研究发展现状与发展前景

铝基复合材料的研究发展现状与发展前景摘要：铝基复合材料具有很高的比强度、比模量和较低的热膨胀系数，兼具结构材料和功能材料的特点。介绍了铝基复合材料的分类、制造工艺、性能及应用等几个方面，最后对铝基复合材料的研究状况及其发展趋势。做了简单的介绍。 关键词：铝基复合材料，制造工艺，性能，应用 Abstract:Aluminum matrix composite was in capacity of structure materials and function materials for its high specific strength and high specific modulus and low coefficient of thermal expansion.The classification of aluminum matrix composite were introduced and the preparation process、properties and application of aluminum matrix composite was expounded,and then the domestic research status and future development trends of the composite were summed up. Key words:aluminum matrix composites，preparation process，properties，application. 1.发展历史 1.1概述 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的材料通过先进的材料制备技术组合而成的一种多相固体材料。根据基体材料不同，复合材料包括三类:聚合物基复合材料(PMC)、金属基复合材料(MMC)和陶瓷基复合材料(CMC)[1]。金属基复合材料在20世纪60年代末才有较快的发展，是复合材料的一个新分支，其以高比强、高比模和耐磨蚀等优异的综合性能，在航空、航天、先进武器系统和汽车等领域有广泛的应用，已成为国内外十分重视发展的先进复合材料。 在金属基复合材料中，铝基复合材料具有密度低、基体合金选择范围广、可热处理性好、制备工艺灵活、比基体更高的比强度、比模量和低的热膨胀系数，尤其是弥散增强的铝基复合材料，不仅具有各向同性特征，而且具有可加工性和价格低廉的优点，更加引起人们的注意[2]。铝基复合材料具有很大的应用潜力，并且已有部分铝基复合材料成功地进入了商业化生产阶段。 铝基复合材料是以金属铝及其合金为基体，以金属或非金属颗粒、晶须或纤维为增强相的非均质混合物。按照增强体的不同，铝基复合材料可分为纤维增强铝基复合材料和颗粒增强铝基复合材料。纤维增强铝基复合材料具有比强度、比模量高，尺寸稳定性好等一系列优异性能，但价格昂贵，目前主要用于航天领域，作为航天飞机、人造卫星、空间站等的结构材料。颗粒增强铝基复合材料可用来制造卫星及航天用结构材料、飞机零部件、金属镜光学系统、汽车零部件；此外还可以用来制造微波电路插件、惯性导航系统的精密零件、涡轮增压推进器、电子封装器件等[3]。 然而不管增强物的类型和形状尺寸如何，大多数铝基复台材料具有以优点： ①重量轻、比强度、比刚度高。 ②具有高的剪切强度。 ③热膨胀系数低，热稳定性高，并有良好的导热性和导电性。 ④具有卓越的抗磨耐磨性。 ⑤能耐有机液体，如燃料和溶剂的侵蚀。 ⑥可用常规工艺和设备进行成型和处理。 1.2分类

铝合金的研究现状及应用

科技广场２０１５．１２ ０引言 随着工业化向现代化高速发展，节能减重环保型材料需求量剧增。这种需求，使得铝合金的用量逐年增加。铝在地壳中的含量很高，在所有金属元素中排第一，其年产量大于其他有色金属年产总和，且铝合金质轻无毒性易回收利用，满足轻量化环保型合金的发展应用。铝合金密度低、比强度高、熔点低、铸造性能好、力学性能佳、加工性能好、导电性、传热性及抗腐蚀性能优良的特点使其广泛应用于交通运输、航海航天航空、化工工业、食品工业、电子通讯、复合材料、金属包装、建筑、输电行业、文体卫生等领域[1-2]。铝合金在所有金属材料中的使用排第二，仅次于钢铁[3]。由于冶炼铝生产工艺的优化以及技术水平的提高，降低了铝合金的成本，铝合金的应用越来越广泛。本文论述了铝合金的特点、分类、研究现状及应用，并提出铝合金未来研究方向。１铝合金的研究现状 铝工业的发展进程不到两百年，但因其密度小、易导热导电、耐蚀性好，且能与其他金属形成优质铝基合金，因此，铝合金发展迅猛并广泛应用于汽车、船舶、火车、飞机、炼钢等领域，成为国富民强的重要材料。根据成分和工艺不同，可将铝合金分为铸造铝 铝合金的研究现状及应用 ＳｔａｔｕｓＱｕｏｏｆＲｅｓｅａｒｃｈｉｎＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙｓａｎｄｔｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 白志玲 Bai Zhiling （六盘水师范学院，贵州六盘水553004） （Liupanshui Normal University，Guizhou Liupanshui553004） 摘要：铝合金具有密度低、力学性能佳、加工性能好、无毒、易回收、导电性、传热性及抗腐蚀性能优良等特点，在船用行业、化工行业、航空航天、金属包装、交通运输等领域广泛使用。本文叙述了铝合金的特点、分类，综述了铝合金的研究现状及应用，指出目前铝合金在发展中存在的问题，明确了铝合金的研究方向。 关键词：铝合金；研究现状；应用 中图分类号：TG146文献标识码：A文章编号：1671-4792（2015）12-0018-03 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Aluminum alloys have been widely used in marine,chemical industry,aerospace,metal packaging, transportation and other fields owing to their merits,such as low density,good mechanical property,good cutting property,non-toxic,recyclable,electrical conductivity,thermal conductivity,good corrosion resistance and so on. The paper introduces the characteristics and classification of aluminum alloys,as well as the status quo in its re-search and application,points out existing problems in the development,and puts forward directions for researches in the future. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Aluminum Alloys；Status Quo of Research；Application ★基金项目：六盘水师范学院高层次人才科研启动 基金（编号：LPSSYKYJJ201417）；贵州省科技厅联 合基金项目（黔科合LH字[2014]7460号） １８ DOI:10.13838/https://www.wendangku.net/doc/0818483785.html,ki.kjgc.2015.12.004

泡沫铝应用大全

泡沫铝应用大全 一、国家安全方面需求 1、潜艇消音、导弹驱逐舰降噪需求 用泡沫铝吸声板与其背后空腔组成的吸声箱装在潜艇内部发动机室，可以降噪20分贝以上，有利于制造静音潜艇。 导弹驱逐舰等其它舰船也需要用泡沫铝吸声板对发动机室降噪以及制作间隔墙等。 2、制作复合装甲需求 新型复合装甲由陶瓷片、泡沫铝、芳纶纤维板组成，在中间或里层设置20mm 厚的泡沫铝材料，利用泡沫铝的吸能作用，使穿甲弹和破甲弹作用力分散，阻止其进入内部。 3、制作车辆防地雷底板 坦克车、装甲车、重卡车等底部采用V型，外部为装甲板，中层为泡沫铝板，里层为芳纶纤维板或钢板，防地雷。 4、军事指挥车、指挥所的需求 泡沫铝材料具有屏蔽电磁波的功能，可以屏蔽90分贝以上，制作军事指挥车、指挥所的内衬，使电信息保密。 5、制作防暴车需求 利用泡沫铝材料制作防暴车的复合装甲，防暴车重量可以减轻三分之一以上。 6、制作军用空投包装箱 目前我国军用空投包装箱采用美国哈丁技术制作，内部吸能减震材料为高密度塑料泡沫，使用泡沫铝为内部吸能减震材料，吸能减震能力提高10倍以上，即空投武装设备和弹药的安全性提高10倍以上。 7、制作舰船防爆甲板 舰船甲板用装甲板、泡沫铝板、钢板复合结构，甲板强度提高2倍以上，抗爆、抗弹能力提高2倍以上。 二、轨道交通方面需求 1、制作地铁车站的吸声内衬 用打孔泡沫铝吸声板制作地铁车站侧壁和顶部吸声板，厚度为10mm，背后设

置20mm厚空腔，即使在地铁车站的潮湿环境中仍然保持良好的吸声降噪效果，比使用其它吸声材料降噪效果提高一倍以上。 2、制作高速铁路隔音屏 制作高速铁路声屏障，高度为2800mm，打孔泡沫铝吸声板厚度为10mm，背后设置20mm厚空气层，后板为镀锌钢板。声屏障的内侧为泡沫铝裸面，可以吸音，整体墙可以隔音，达到高效降噪效果。泡沫铝被雨水淋湿后，降噪功能不降低，泡沫铝吸能减震，在列车经过震动下，铆钉不会松动，长期安全。 3、制作普通列车地板 普通列车泡沫铝地板为1mm铝板、15——20mm泡沫铝板、1mm铝板夹心板组成，泡沫铝密度为0.5g/cm³左右，具有优良的隔音、隔震功能；不燃烧，防火性能好；抗弯强度达到20Mpa左右，使用寿命长达30年以上；重量轻，为木板重量的1/2左右。 4、制作高速列车地板 高速列车用泡沫铝地板用1mm铝板、25——30mm泡沫铝板、1mm铝板夹心板组成，泡沫铝密度为0.5g/cm³左右。隔音20分贝以上，震动减少一个数量级，防火、耐腐蚀、抗弯强度达到20Mpa左右，不塌陷，使用寿命长达30年以上。 5、制作列车车门夹心 采用泡沫铝板作车门夹心材料，具有优良的隔音、隔震、隔热功能，承受力的载荷时，各向同性。 6、制作车厢内衬 地铁车厢采用20mm厚泡沫铝内衬，可以降低噪声20分贝以上。大线列车、高速列车、城铁列车的车厢侧衬采用20mm泡沫铝板、20mm聚氨脂泡沫复合板，具有优良的隔热和隔音双重能力。 7、制作客车厢间隔墙 采用泡沫铝板制作客车间隔墙，隔音隔振功能好，各方向强度一致、强度好，不产生鸟鸣声音。 8、制作电器柜 用泡沫铝夹芯板（0.5mm铝板、5——10mm泡沫铝板、0.5mm铝板）制作发电机、电动机、变频器、中央空调等产生噪音和电磁波设备的电器柜，可以降低噪声20分贝以上，屏蔽电磁波90分贝以上。 9、制作地铁隧道通风口消声器

铝基复合材料的发展现状与研究

铝基复合材料的发展现状与研究 摘要：随着现代生产技术的发展，对材料的性能要求越来越高，目前，铝基复合材料由于其优良的性能已经成为现时研究的热点。阐述了铝基复合材料的基本性能及应用情况，总结了近几年关于铝基复合材料的主要研究成果与发展趋势。 关键词：铝基复合材料,材料性能,研究成果,趋势 Development and progress of aluminium matrix composites Tang nong-j Abstract:With the development of modern manufacturing technology, The material performance requirements more and more high,The development of aluminum matrix composite materials was reviewed with their properties. Espectively in accordance with the classes to which they belong. The fundamental property and application field of aluminum matrix composite were briefly introduced. The main research achievements and development were summarized in recent years. Meanwhile, the outlook of its development was put forward. Key words:aluminium matrix composites,material properties,research findings,trend

中国铝合金压铸业的发展及现状

中国铝合金压铸业的发展及现状 发表时间：2018-06-11T13:51:27.290Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第36期作者：沙雯雯 [导读] 我国压铸业的发展始于二十世纪九十年代，当时虽然还是一个新兴行业。 广东鸿图南通压铸有限公司 226300 摘要：近些年来随着科学技术的不断发展，越来越多的合成材料被铸造出来并被广泛使用，其中压铸铝合金便是其中的一种。我国的航空航天、各式各样的电子产品、无人驾驶汽车等技术目前正发展的如火如荼，而在这些领域里就要广泛用到压铸铝合金，因为压铸铝合金具有非常好的耐腐蚀性、良好的导电导热性、超高的强度以及易于铸造和加工的特性。俗话说的好有需求就会有供应，因此我国的压铸铝合金年产量增加了将近八分之一，在有色合金压铸件的产量里占据了十分之一的地盘。不过话又说了回来，科学技术的进步为该行业的发展带来了无限的机会，在科技的不断推动下我国的铝合金压铸件会造的越来越来好，规模越来越大，铸件越来越优。本文对铝合金压铸业的现状和发展做了一定的研究，以期能够帮助到需要的从行业者。 关键字：铝合金压铸业；发展；现状 引言 我国压铸业的发展始于二十世纪九十年代，当时虽然还是一个新兴行业，不过该行业的发展速度却非常之快，并且随着科学技术的不断发展和人们日常生活的需要，铝合金压铸行业的发展变得越来越好，铝合金压铸产品的种类变得越来越丰富，不同种类的合金正在悄无声息的改变我们的生活。 1我国压铸行业标准的发展历史 在此之前先介绍一下我国压铸行业标准的发展历史，在二十世纪六十年代我国的压铸工艺已经初具规模，注意，是压铸工艺而不是压铸行业，但并没有一套成型的压铸标准，只能参考原苏联的压铸标准；到了二十世纪七十年代才制定了HB5012—1974《铝合金压铸件》以及GB1173—1177—1974《铸造有色合金》等标准；经过十年的发展之后制定的JB3018—3072-82《有色压铸合金技术条件》以及 JB2702—80《锌合金、铝合金、铜合金压铸件技术条件》标准；到二十世纪八十年代末，我国该行业相关人士初步商定要制定一个更加成熟的行业标准；自此到1994年我国正式发布了包括GB/T15114—94《铝合金压铸件》、GB/T15115—94《压铸铝合金》等在内的七个用于压铸行业的标准；至2009年，最新版的国家推荐标准正式出台，即以GB/T15114—2009《铝合金压铸件》和GB/T15115—2009《压铸铝合金》这两个标准代替GB/T15114—94《铝合金压铸件》、GB/T15115—94《压铸铝合金》这两个标准。 2我国铝合金压铸行业的现状 压铸铝合金行业的发展始于二十世纪九十年代，具体来讲该合金的大量使用是在1914年之后，自此之后它便与我们的生活息息相关，其发展速度也得到了空前的提高。当然，压铸铝合金也有类别之分，按硬度来划分的话可以分为高强度和中低强度的压铸铝合金，按合金种类不同可以分为Al-Mg、Al-SiCu-Mg、Al-Si-Mg、Al-Zn、Al-Si-Cu等几大种类。接下来就挑几种压铸铝合金给大家简单介绍。 2.1 Al-Mg系合金 用Al和Mg制造而成的合金压铸件通常用来给一些具有较高防腐要求和需要特殊外观的压铸件，该合金兼具Al和Mg的优点，不仅强度高而且抗腐蚀性好，相较于其他的合金来讲阳极化处理及承受抛光的性能会好一些。不过这种合金的压铸难度会比较大，在压铸的过程中必须非常小心，否则很容易压铸失败。 2.2 Al-Si合金 相较于Al-Mg而言该合金的制造工艺就相对简单了许多，不过任何事情都是相对的，因为其制造起来比较粗糙所以不会用来做一些对需要超高精度的铸件，但是该材料也具有良好的耐腐蚀性，因此可以用来铸造一些对精度要求不太高以及零承重或者微承重的铸件。 2.3 Al-Si-Mg系及Al-Si-Cu系合金 由三种金属铸造而成的合金比前两类合金具有更优的性能。目前用三种金属铸造而成的合金已经在世界上广泛使用，足以见得该合金的性能十分出众，并且该合金的产出量也占得合金产出总量的十分之七。尤其是Al-Si-Cu的压铸合金，人们越来越多的关注到了这类合金。值得注意的是该类合金是最先用压铸方法制造的合金，可见其地位不一般。总体来讲合金具有单一金属所没有的优点，这也是为什么它能够取代单一金属的地位。 3我国铝合金压铸行业的发展 任何行业的发展都需要一个漫长的过程，都会从萌芽走向成熟，铝合金压铸行业的发展也是如此，在该行业的发展过程中，不同的时期会根据当时社会发展的现状和需要诞生不同的压铸技术。所谓的压铸技术就是利用高压将所需要的金属化成熔液然后根据需要压入不同的模具中的一种精密铸造法。利用压铸造出来的合金通常要比用普通方法铸造出的合金性能更优。目前世界上已经有多种压铸方法的出现，比较常用的有半固态压铸技术、真空压铸技术、挤压压铸技术等。 半固态压铸技术指的是在合金熔液将要凝固时对其进行搅拌使其变成浆料，再将这些浆料压铸成我们所需要的铸件。当前用到的两种常见的工艺分别是触变成型工艺和流变成形工艺。 顾名思义，真空压铸法即要将压铸模具中的空气抽空，使得模具内的气压降低，在模具内外压强差的作用下降合金熔液压入模具内，与此同时合金熔液会在压力的作用下做模具内凝固成型。用这种方法压铸而成的模具的密度比较大，不会存在较多的气孔。 挤压压铸技术可以说是一个非常全能的压铸方法了，它不仅能替代上述两种我们提到的压铸方法，更能替代其他更多的压铸方法，因此我国的许多企业已经将该种压铸方法用于实际生产当中。用挤压压铸技术铸造出的铸件力学性能较高，铸件十分紧凑。 4结语 从上文可以看出铝合金压铸行业的发展已经变得越来越成熟，各种各样的铝合金压铸产品也越来越多，随着人们对大自然的认识的不断加深，各种各样的金属也不断被发现，因此各种各样的合金也在不断的被研制出来，在不同的行业应用不同的合金对铝合金铸造业的发展乃至整个社会的发展都有一定的推动作用。与此同时我们也要不断探讨研究和改进各种合金的铸造方法，通过一次次的实验确定合金材

金属基复合材料的发展与研究现状_李凤平

收稿日期:2003207221 作者简介:李凤平(1956-),男,副教授,从事产品造型设计。 金属基复合材料的发展与研究现状 李凤平 (辽宁工程技术大学机械学院,辽宁阜新　123000) 摘要:　本文对金属基复合材料的分类、制造方法进行了综述,阐述了国内外研究现状,提出了在重金属基复合材料的研究中存在的问题,探讨了重金属基复合材料的研究方向。 关键词:　金属基复合材料;制造方法;分类;研究现状;研究方向 中图分类号:TB331 文献标识码:A 文章编号:1003-0999(2004)01-0048 近20年来,伴随航空航天工业和宇宙空间技术及民用行业技术的进步,金属基复合材料获得惊人的发展。在航天、机器人、核反应堆等高技术领域,镁基、铝基、钛基等轻质复合材料起到了支撑作用[1],SiC 晶须增强的铝基复合材料薄板将用于先进战斗机的蒙皮和机尾的加强筋,钨纤维增强高温合金基复合材料可用于飞机发动机部件,石墨/铝、石墨/镁复合材料具有很高的比刚度和抗热变形性,是卫星和宇宙飞行器用的良好的结构材料。美国航天航空局采用石墨/铝复合材料作为航天飞机中部长20m 的货舱架。此外,金属基复合材料还可以用于光学与精密仪器,美国把金属基复合材料高性能反光镜用于红外探测系统,航天激光系统及超轻量太空望远镜,通过改变SiC 强化颗粒占铝基合金的比例,能使反光镀层的热膨胀系数与复合材料相同,有助于提高跟踪和命中率。 在民用工业中,复合材料的应用领域十分广阔。以碳氮化物或金属间化合物颗粒为强化剂的钢基复合材料,能明显提高强度、韧性、耐磨、耐蚀和切削性能。美国在各类合金钢中用适当工艺加入TiC ,称之为TiC 2铁基复合材料,前苏联称这类复合材料为碳化物钢。这类材料的特点是重量轻、尺寸稳定、硬度高、摩擦系数小。根据不同基钢,可使复合材料具有耐蚀、耐磨、耐热性能,也可做成无磁材料。尤其是工具、模具钢、高温合金、夹具和耐磨件,采用这类复合材料能有效提高寿命和性能,日本和前苏联将用粉末冶金制取得这类材料称为新型硬质合金。用Al 2O 3或SiC 晶须或纤维强化的复合材料,由于耐 高温和高强度,可用于发动机和泵的叶轮,也可加工成模具。如果工程机械用刮板及铲斗和冶金行业用磨损件由普通耐磨钢改为陶瓷复合材料,则可明显 提高材料使用寿命。在汽车制造行业中,20～60% 的零件可以用碳纤维复合材料制造,一般可减重40～80%[1]。氧化铝增强铝合金已成功地制成镶圈,用于活塞环槽及顶部,以代替含镍奥氏体铸铁,不仅耐磨性相当,而且还可以减轻重量,简化工艺和降低成本。另外,发动机钢套、连杆、连销、刹车盘等也在使用金属基复合材料制造,如果能打开市场,将会有较大的产量。其他方面,如运动器材、自行车架、各种型材以及装甲车履带、轻质防弹装甲车等也初步应用复合材料。 1　金属基复合材料的分类 金属基复合材料可分为宏观组合型和微观强化型两大类[2]。宏观组合型指其组分能用肉眼识别和具备两组分性能的材料(如双金属、包履板等);微观强化型指其组分需用显微镜才能分辨的以提高强度为主要目的的材料。根据复合材料基体可划分为铝基、镁基、钢基、铁基及铝合金基复合材料等。按增强相形态的不同可划分为颗粒增强金属复合材料、晶须或短纤维增强金属基复合材料及连续纤维增强金属基复合材料。颗粒增强金属基复合材料是利用颗粒自身的强度,基体起着把颗粒组合在一起的作 用,颗粒平均直径在1 μm 以上,强化相的容积比(Vf )可达90%[4]。纤维增强金属基复合材料是利用无机纤维(或晶须)及金属细线等增强金属得到轻 而强的材料,纤维直径从3 μm 到150μm (晶须直径小于1 μm ),纵横比(长度/直径)在102以上。2　金属基复合材料的制备方法 金属基复合材料的复合工艺相对比较复杂和困难。这是由于金属熔点较高,需要在高温下操作;同时不少金属对增强体表面润湿性很差,甚至不润湿,加上金属在高温下很活泼,易与多种增强体发生反 FRP/CM 2004.No.1

铝合金中含铁相的研究现状和发展趋势分析

论文题目：铝合金中含铁相的研究现状和发展趋势 姓名：韩志强 班级：材硕1511 学号：1570388 2015/10/25

摘要 铝以及铝与其它元素所形成的铝合金具有优良的力学性能，在工业领域内得到了广泛的应用，一直以来在世界范围内备受瞩目。但由于工业上受到工艺及模具的限制，从熔炼到成形的过程中很容易引进杂质元素，从而使其在某些领域中的应用受到了阻碍。 在众多杂质元素中，对铝合金组织及力学性能影响最大的是铁元素。它一直被人们当做合金中的有害元素，铁极难溶于铝中，共晶点的铁含量为 1.8%，不会固溶超过1.9%，超过这个数值，铁会与铝化合成一种中间相，该相组织粗大，尖锐，会影响合金总体的力学性能。 硅同样被认为是合金中的另一种杂质元素，合金中的这两种杂质元素容易形成金属间化合物，分别形成常见的两种相，即β-铁相和α-铁相。 铝合金质量轻，延展性好，大量使用，铝铁合金除了自身优点外，还具有其它的优良性能，良好的耐腐蚀性能、极好的耐磨耐硬和高强度等，使其在工业领域内的关注度逐渐上升。 研究表明富含铁相的铝合金经过变形后再进行T6热处理会发生性能降低的反常现象。 关键词：铝合金；铁元素；硅；热处理

Abstract Aluminum and aluminum alloys of aluminum and other elements formed have excellent mechanical properties, in the industrial fields has been widely used, it has been well received around the world. However, due to limitations on the process and die by the industry, from smelting to the molding process it is very easy to introduce impurity elements, making it apply in some areas has been hampered. Among impurity elements in aluminum alloy microstructure and mechanical properties of greatest impact is iron. It has been known as the harmful elements in the alloy, iron extremely difficult to dissolve aluminum and iron content of the eutectic point of 1.8%, not a solid solution over 1.9%, more than the value of iron and aluminum will synthesize an intermediate phase which organization coarse, sharp, it will affect the mechanical properties overall. Silicon alloy is also considered to be another impurity element, the alloy impurity elements both easy to form inter metallic compounds were formed common to both-phases, phase and α-iron β- iron phases. Lightweight aluminum quality, scalability, extensive use of aluminum alloy in addition to its own merits, but also has other excellent performance, good corrosion resistance, excellent wear resistance and high strength hard to make it in the field of industry attention gradually increased. Studies have shown that iron-rich phase deformation of aluminum alloy after T6 heat treatment and then be-reduced performance anomalies occur. Key words: aluminum alloy; iron; silicon; heat treatment

泡沫铝的性能研究

泡沫铝的性能研究及其在汽车制造业上的应用 摘要:池沫铝是一种新型多功能材料,具有独特的结构和许多优异的性能 ,其应用前景可观 ,应用范围日益扩大。介绍了泡沫铝的若干性能,并针对其性能特征较为详细地叙述了在汽车制造业上的应用前景,指出了池沫铝材料作为未来汽车材料的优越性。 关健词：池沫铝应用汽车制造业 中图号 引言泡沫金属由金属骨架及孔隙组成,泡沫铝是泡沫金属的一种,是以铝或铝合金为基体的多孔金属材料。它是一种功能和结构一体化的新型工程材料,具有缓冲减震吸能特性和其他优良的物理和化学性能。因此,目前在汽车工业、航天工业、建筑工业和铁路运输等领域都已获得了广泛的应用并且应用前景相当可观。 2 泡沫铝的性能研究 泡沫铝的性能主要取决于分布在三维骨架间的孔隙特征,即气孔的形态和分布,包括孔的类型（通孔或闭孔）、孔的形状、孔的分布、孔的结构（孔径、孔隙率、比重等）。 2.1 物理性能 泡沫铝最明显的特点就是重量轻、密度低,随孔的变化而变化,比重仅为同体积铝的0.1—0.6倍，但其牢固度却比泡沫塑料高达4倍以上。泡沫铝材料的导电性要比实心铝材料小得多,相反电阻率就大得多,是电的不良导体。泡沫铝的导热性能比实心铝小得多,约为实心铝的 0.1—0.2 倍。另外,泡沫铝还具有刚性大、不易燃、不易氧化、不易产生老化、耐候性好、回收再生性好等特点。 对于承受弯曲负载的装置,所用材料应具有较高的比强度,通过对泡沫铝和几种常见结构材料（铝、钢）的比强度值（泡沫铝：铝：钢 =5: 2.5 :1）比较,可知泡沫铝具有高比强度的特点。实验研究表明,适当的热处理可以提高其比强度。因此,泡沫铝可用于承受较大的弯曲负载装置中。 2.2 力学性能 同其他多孔材料一样,泡沫铝的弹性模量、剪切模量、弹性极限等均随孔隙率的增大而呈指数函数下降。 (1) 抗拉强度 泡沫铝的抗拉强度很低,几乎无延伸率,表现为半脆性。实验发现孔径大小对其拉伸性能有一定的影响。相对密度相同时,孔径小的拉伸强度比孔径大的高。(2) 抗压强度 泡沫铝的抗拉强度虽然很低,但它的抗压强度却较高。泡沫铝压缩应力一应变曲线可以分 3个区域：线弹性区、屈服平台区、致密化区。 孔径不同的泡沫铝的压缩应力一应变曲线形状基本相似,不同主要表现在塑性平台的高度上, 实验发现,孔径大小与塑性平台的高度并不是某种简单的线性关系,而是在某一孔径下塑性平台最高。由泡沫铝的抗压强度与其密度及压缩率之间的关系图可知,密度增加,抗压强度增加。 2.3 吸能特性 多孔结构材料可用作能量吸收材料。单位质量小、能量吸收能力大的材料就具有较大的作用。泡沫铝单位质量小、强度较高,因此泡沫铝具有很高的能量吸收能

超全面泡沫铝制备工艺汇总

超全面泡沫铝制备工艺汇总 泡沫铝是一种在金属铝基体中分布有无数气泡的多孔质材料。其特殊的结构决定了它具有许多致密金属所没有的特殊性能，结构特点如： 性能特点包括：

泡沫铝性能的优劣主要取决于其孔隙率、孔径、通孔率、孔类型、比表面积等孔结构参数，而其孔结构参数主要取决于制备工艺。 因此泡沫铝的制备技术已成为新材料领域的研究热点。下面就泡沫铝的制备工艺做详尽介绍： 1、固态金属烧结法 用这种方法生产的泡沫铝多数具有通孔结构,这是由于大部分固相法通过烧结使铝颗粒互相联结,铝始终保持在固态。 1.1、粉末冶金发泡法

工艺原理是将混合铝粉与发泡剂粉,经压缩得到具有气密结构的预制体,加热预制体使发泡剂分 解释放出气体,迫使预制体膨胀得到泡沫铝。 粉末冶金发泡法工艺流程： 特点：一是与其他方法比较可用的合金成分更为广泛,有利于改善泡沫铝的力学性能;二是可以 直接制造形状复杂的部件。缺点是该方法工艺参数区间较窄,成本较高,制得的泡沫铝尺寸有限。 1.2、散粉烧结法 此方法多用于制备泡沫铜。由于铝粉表面具有的致密氧化膜将阻止颗粒烧结在一起,因此用散粉 烧结法制备泡沫铝相对困难。这时可以通过变形手段破坏氧化膜,使颗粒更易粘结在一起;或加 入镁、铜等元素在595~625摄氏度烧结时形成低共熔合金。 这种生产方法包括三个过程: 特点：优点是工艺简单、成本低,缺点是孔隙率不高、材料强度低。如果用纤维代替粉末烧结同样可制得多孔材料。 1.3、粉浆成型法 粉浆成型法是将金属铝粉、发泡剂(氢氟酸、氢氧化铝或正磷酸)、反应添加剂和有机载体组成悬浮液,将其搅拌成含有泡沫的状态,然后置入模具中加热焙烧,接着浆开始变粘,并随着产生 的气体开始膨胀,最终得到一定强度的泡沫铝。