通孔泡沫铝的新工艺制备及其力学声学性能研究-材料冶金专业论文.docx

硕士毕业论文摘要摘要泡沫铝具有轻质、高比强以及良好的能量吸收、吸声、隔音、散热、阻燃、减震、阻尼、电磁屏蔽等优点，因此其在结构材料和功能材料方面有着广泛的应用前景。特别是通孔泡沫铝，因为具有良好的声音吸收能力且不可燃、不腐蚀、在高温下保持形状稳定，所以在吸声领域有着巨大的潜在应用，但目前对通孔泡沫铝声学性能的研究并不充分。渗流法是制备通孔泡沫铝的主要方法，但目前传统的渗流法存在许多缺陷。因此，研究新的渗流方法以及通孔泡沫铝的声学性能意义重大。论文在查阅大量文献的基础上，对传统真空渗流法的泡沫铝制备工艺进行了系统研究，设计出了一套泡沫铝制备新设备，并研究了新设备上的泡沫铝制备新工艺，所获得的主要结论如下：(1)传统真空渗流工艺的系统研究表明：随着铝液浇铸温度和填料粒子预热温度的升高，填料粒子粒径和真空度的增加，渗流长度增加；通过改进实验条件可以改善如渗流不足、渗流过度这样的缺陷，但难以消除中间缺陷，根本原因是润湿性和补缩问题得不到较好的解决；当铝液的浇铸温度范围为700—760℃，填料粒子的预热温度范围为360-520℃，真空度的范围为0．02-0．06MPa时，可制备出孔径分布比较均匀的泡沫铝样品。(2)硫酸盐填料粒子对泡沫铝基体的腐蚀远远小于氯盐粒子的；与硫酸镁相比，硫酸钾不易潮解，不会带来操作上的不便，同时硫酸钾价格低廉，来源广泛，并且耐高温。硫酸钾是较理想的填料粒子。(3)根据反重力原理成功研制了一套新的渗流设备并研究了新设备上的相应渗流工艺。当铝液的浇铸温度控制在700-900℃、填料粒子的预热温度为480-700℃、正压的范围为0．005-0．6Mpa以及填料粒子的预热时间为90min时，所制各样品无明显缺陷。新工艺下所制样品基本无缺陷的根本原因是铝液是从填料粒子的下部往上渗入，在铝液重力和外在正压的相互作用下解决了填料粒子和铝液之间的润湿性问题，同时保持正压又可以解决补缩的问题，新设备下新工艺为制备大尺寸和小孔径的样品奠定了基础。(4)通孔泡沫铝的力学性能研究表明，孔径大小对泡沫铝平台区域波动有较大影响，但对初始坍塌和平台应力的影响不大；孔隙率的减小，即相对密度的增大，泡沫铝的平台应力增大，力学性能变好；相对于传统工艺，新工艺制备的样品具有较好的力学性能。(5)新工艺所制备通孔泡沫铝的吸声性能研究表明：(a)渗流正压对泡沫铝的吸声性能有较大影响，在渗流正压为O．04MPa和O．08MPa时，平均吸声系数相差达80％，可能的原因是孔的连通性不同，当泡沫铝孔的连通性较好且较小时具有良好的吸声系数；(b)吸声系数随孔径的减小而增大，随厚度的增加而增硕士毕业论文摘要大；(c)相对于传统工艺，新工艺制备的样品具有更好的吸声性能。关键词：通孔，泡沫铝，新工艺，力学性能，声学性能Ⅱ硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTAluminumfoamsarefoundanincreasingapplicationin the structural andfunctionalmaterialfieldsduetouniqueadvantagessuchaslightweight,highstrength,energyabsorption,soundabsorption，sound-insulated，radiation，flame—resistant，shockabsorption,damping，electromagneticshielding，andetc．．Especially,open-cellsaluminumfoamshavetremendouspotentialapplicationinthesoundabsorptionfieldfortheirgoodsoundabsorptionproperty,flumeretardance，anti-corrosionandstabilityin shapeat thehigh temperature．However，theresearchesofsoundabsorptionpropertyarenotsufficientinopen-cellsaluminumfoams．Althoughinfiltrationmethodisusedastheprimarymethodtoprepareopen-cellsaluminumfoams，therestillaremanyproblemsinit．Therefore，itisverysignificanttolookforanewinfiltrationmethodand ulteriorlyresearchsoundabsorptionpropertyofopen—cellsaluminumfoams．Basedon man