论文部分内容阅读
泡沫铝是由气体与铝合金基体组成的一种结构-功能一体化复合材料,在汽车、航空、建筑等行业有着广泛的应用前景。二次发泡法是具有工业化前景的一种泡沫铝制备方法,但二次发泡泡沫铝的强韧性有待进一步提高。本论文基于二次发泡法,以ZL111合金为原材料,进行了高强韧ZL111合金泡沫制备研究,获得了平均孔径为3-5mm、孔隙率为75-85%、孔结构均匀的ZL111合金泡沫,并进行了ZL111合金熔体变质处理、T6热处理等研究,主要研究结果如下:(1)获得了二次发泡法制备ZL111合金泡沫优化的工艺参数配置:合金熔化及保温温度610℃;Mg含量1%;搅拌时间4min;发泡剂含量0.4%;发泡剂分散时间90s;压制压力50t;发泡温度605℃;发泡时间6’30"。(2)向熔体外加少量的增粘物质(Mg),可实现结构均匀、高强韧ZL111合金泡沫的制备。(3)通过向合金熔体添加一定量的变质剂可以显著改善共晶硅形貌,并同时细化Q-Al。向熔体分别添加0.3%稀土Y、0.06%Sr时,ZL111合金泡沫大部分共晶硅由针状转变为颗粒状,Q-A1平均尺寸从未变质的80-100μm分别细化到30-50μm、40-60μm。合金熔体经过Y&Sr复合变质后,颗粒状共晶硅均匀分布在晶界上,Q-Al平均尺寸细化到30-40μm。比较不同变质方式得到:复合变质较单一变质具有更强的变质能力。(4)ZL111合金泡沫热处理可以提高第二相弥散分布程度。经过复合变质、T6热处理的ZL111合金泡沫组织均匀、尺寸细小,Q-Al平均尺寸为30-40μm,弥散分布的第二相尺寸为2-4μm。(5)经复合变质、T6热处理的ZL111合金泡沫的压缩试验结果表明:屈服强度从未变质、未热处理的13.3MPa提高到22.6MPa,致密化应变从62%提高到76.9%,能量吸收值从4.87MJ/m3提高到13.77MJ/m3。(6)对经过复合变质、T6热处理的ZL111合金泡沫进行SEM、 XRD检测分析,发现其第二相主要是CuAl2和Al9FeMg3Si5,并存在微量MgAl2O4。对ZL111合金泡沫进行元素面扫描,结合理论分析,可知少量Mg的加入生成了镁铝尖晶石(MgAl2O4),提高了铝合金熔体粘度以及氧化物和铝合金熔体的润湿性,在二次发泡时起到稳定气泡作用。