发泡工艺参数对6061泡沫铝孔结构和压缩性能的影响.pdf

2023年第1期/第72卷 铸造 53 有色合金 FOUNDRY 发泡工艺参数对6061泡沫铝孔结构和 压缩性能的影响 王卫，冯展豪，黄 鹏，祖国胤 （东北大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳110819） 摘要：以6061铝合金为原料、TiH,为发泡剂，通过熔体发泡法制备闭孔泡沫铝。采用正交试 验探究Ca添加量、TiH,添加量与添加温度，以及发泡保温时间对泡孔结构的影响。采用XRD 检测泡壁物相组成，SEM观察微观组织形态，并对6061泡沫铝的压缩性能进行研究。结果表 明：泡沫铝孔壁由α-AI基体、Al.Ca和Al2oCaTi,组成。确定6061泡沫铝最佳制备工艺为：Ca 添加量2%，TiH,添加量0.4%，TiH添加温度650℃，发泡保温时间5min，该工艺下屈服应力 为2.38MPa，吸能量为1.62MJ/m。 关键词：熔体发泡法；泡沫铝；泡孔结构；屈服应力 泡沫铝是一种应用前景广阔的结构功能一体化的多孔金属材料，其重量轻、密 度小、耐高温，在能量吸收、减振降噪、电磁屏蔽、隔热防火等方面具有独特优势I-1, 在航空航天、轨道交通和汽车制造领域受到广泛关注[-7]。 泡沫铝的制备方法主要包括熔体发泡法、粉末冶金法和渗流铸造法8等。其中， 熔体发泡法制备工艺简单，可实现批量化生产。泡沫铝的泡孔结构受多种因素控 制，不均匀的泡孔形状和结构是影响泡沫铝变形模式的主要因素9，单因素试验 不足以找出泡沫铝泡孔结构的影响因素。正交试验设计是安排多因素试验、寻求 最优水平组合的一种高效率试验设计方法，是减少实验工作量和提高效率的有效 作者简介： 手段0-1] 王卫（1996-），男，硕士, 在熔体发泡法中基体材料的选择会引起熔体液相线温度、表面张力及粘度等物 主要研究泡沫铝的工艺性 性参数的变化，这些参数会对泡沫稳定性产生深远影响，从而决定泡沫铝最终的泡 能。E-mail: 1259117179@ 孔结构。李敬民等[121以ZL101为基体材料，利用熔体发泡法制备泡沫铝，通过控制 通讯作者： 增粘温度、增粘物质和发泡物质的加入方式、发泡温度等关键参数制备出结构均匀 祖国胤，男，教授，博士生 的泡沫铝。王斌等[13]研究了泡沫纯铝和泡沫AISiMgo.4s 的凝固方式及其对孔结构的影 导师。E-mail:zugy@smm. 响，并讨论了熔体泡沫在凝固过程中的体积变化和孔隙率变化。目前关于6061泡沫 铝的制备和泡壁微观组织结构的报道较少[41]。熔体发泡法的制造过程中生成了复杂 中图分类号：TG441.8 物相，多相的泡壁微观组织结构与其力学行为密切相关。V.K.Jeenager等[l6l证实了 文献标识码：A 铸造过程中粗大的枝晶结构和时效过程中析出的层状Al,Cu相对材料力学性能有不 文章编号：1001-4977(2023) 利影响；Fan等[17]用注气法制备泡沫铝，解决了Al,O,颗粒分布不均匀的问题，获得 01-0053-08 了不同泡孔尺寸和泡壁厚度的泡沫铝，分析了泡沫铝典型的塑性变形特征。综上可 知，泡孔形态、孔径尺寸及泡壁的微观组织结构对材料的压缩等力学性能具有显著 基金项目： 国家自然科学基金 影响