SiCp-2024Al泡沫復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本文以CaCO3為發(fā)泡劑采用粉末冶金發(fā)泡法制備SiCp/2024Al泡沫復(fù)合材料，重點(diǎn)研究材料的制備工藝和準(zhǔn)靜態(tài)壓縮性能與阻尼性能。
　　在SiCp/2024Al泡沫復(fù)合材料的制備過程中，首先通過差熱分析(DSC)研究CaCO3的高溫?zé)岱纸馓匦裕缓蠓治霭l(fā)泡先驅(qū)體熱擠壓變形、發(fā)泡劑含量、發(fā)泡溫度、發(fā)泡時間及SiC顆粒含量對材料孔隙率、平均孔徑和孔洞分布均勻性的影響，確定最佳工藝參數(shù)。在 Gleeble1500熱模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行Si

2、Cp/2024Al泡沫復(fù)合材料的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)，闡述孔的結(jié)構(gòu)和SiC顆粒含量對材料準(zhǔn)靜態(tài)壓縮性能的影響規(guī)律。采用動態(tài)機(jī)械分析儀(DMA Q800)測試 SiCp/2024Al泡沫復(fù)合材料的阻尼-應(yīng)變譜和阻尼-溫度譜，研究阻尼性能的變化規(guī)律及影響因素。
　　通過 DSC測試發(fā)現(xiàn)，CaCO3在600℃左右開始分解，并且分解速度隨著溫度的升高越來越快，CaCO3在660、680、700和720℃完全分解的時間分別為24、19、8和6分鐘

3、。對利用粉末冶金法制備出的包含有SiC顆粒和CaCO3的發(fā)泡先驅(qū)體進(jìn)行熱擠壓變形，微觀組織觀察發(fā)現(xiàn)熱擠壓改善了SiC顆粒和CaCO3的分布情況，對氣泡的形核和長大起到促進(jìn)作用。當(dāng)CaCO3的體積分?jǐn)?shù)較小時，材料的孔隙率較低，當(dāng)CaCO3的體積分?jǐn)?shù)過大時，氣孔結(jié)構(gòu)均勻性變差。隨著溫度的升高和時間的延長，孔隙率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，而孔徑卻一直增大，孔結(jié)構(gòu)的均勻性變差，更多的孔洞相互連接成縫。SiC顆粒增大了鋁液的粘度，導(dǎo)致氣液界面推移

4、的阻力變大，SiC顆粒體積分?jǐn)?shù)從0變化到10％過程中，相同發(fā)泡條件下，泡沫材料的孔隙率略所下降，而平均孔徑顯著減小。
　　在準(zhǔn)靜態(tài)壓縮過程中，SiCp/2024Al泡沫復(fù)合材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線表現(xiàn)出明顯的三階段：彈性變形階段、屈服平臺階段和密實(shí)化階段。泡沫鋁壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線屈服平臺段是光滑的，SiC顆粒的加入增大了基體的脆性，使得屈服平臺段出現(xiàn)鋸齒狀波動。SiC顆粒的含量幾乎不改變屈服平臺的長度，但增大了泡沫材料壓縮屈服強(qiáng)度，材料

5、吸收能量的能力得到加強(qiáng)，吸能量從22.1MJ/m3增大到26.8MJ/m3。隨著孔隙率的增大，SiCp/2024Al泡沫復(fù)合材料壓縮屈服強(qiáng)度減小，屈服平臺長度增大，材料吸收能量的能力有所降低。
　　SiCp/2024Al泡沫復(fù)合材料的阻尼-應(yīng)變譜表現(xiàn)出典型的位錯型阻尼特征。隨著孔隙率的增大，SiCp/2024Al泡沫復(fù)合材料的阻尼性能呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，孔的存在提高了材料的阻尼性能。SiCp/2024Al泡沫復(fù)合材料阻尼-溫