泡沫铝的连续制备技术研究

论文摘要

泡沫铝是由气体与金属复合而成的一种高比强结构-功能一体化新型材料,因其具有多种功能,在汽车、航空、建筑等行业有着广泛的应用前景。本文分析了泡沫铝二次发泡制备工艺流程,通过二次发泡制备实验,从熔体途径获得了可发泡先驱体,对发泡先驱体二次发泡,成功地制备了泡沫铝,最终获得了温度、搅拌时间等与泡沫铝连续制备相关的工艺参数。为实现泡沫铝连续化制备,以二次发泡法为基础,结合冶金连铸机设计,设计并制造了连续化制备装置一套,利用该装置进行了先驱体的连铸实验,通过实验得出了连铸工艺参数的初步值和影响连铸的主要问题。通过Fluent软件模拟了连铸时的结晶器凝固温度场,结合实验研究,对关键工艺参数进行了调整,获得了优化的连续制备装置设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 泡沫铝材料的研究发展概况
• 1.2 泡沫铝的结构特征与性能
• 1.2.1 结构特征
• 1.2.2 性能
• 1.3 泡沫铝的应用
• 1.3.1 泡沫铝作为结构材料的应用
• 1.3.2 泡沫铝作为功能材料的应用
• 1.4 泡沫铝的制备方法
• 1.4.1 液态金属凝固法
• 1.4.2 固态金属烧结法
• 1.4.3 金属沉积法
• 1.4.4 其他方法
• 1.5 论文的研究内容和意义
• 第二章 熔体二次发泡法的工艺研究
• 2.1 工艺流程及其实验步骤
• 2.1.1 实验所需材料及设备
• 2.1.2 实验步骤
• 2.2 实验参数的初步确定
• 2.2.1 合金熔化及保温温度的初步确定
• 2.2.2 搅拌时间初步确定
• 2.2.3 发泡剂分散时间及搅拌速度的初步确定
• 2.3 工艺参数的影响及确定
• 2.3.1 合金熔化及保温温度对孔结构的影响
• 2.3.2 搅拌时间对孔结构的影响
• 2.3.3 发泡剂分散时间对孔结构的影响
• 2.3.4 搅拌转速对孔结构的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 连续制备装置的设计与连铸实验
• 3.1 连续制备装置的设计要求及结构
• 3.1.1 连续化装置的设计要求
• 3.1.2 连续化装置的整体结构
• 3.2 连续制备装置的设计
• 3.2.1 拉速及铸坯尺寸的初步确定
• 3.2.2 分散装置的设计计算
• 3.2.3 中间包的设计计算
• 3.2.4 结晶器的设计计算
• 3.2.5 发泡剂添加器及搅拌器
• 3.3 连续制备装置的组装调试
• 3.3.1 中间包和分散装置加热炉的组装
• 3.3.2 连续制备装置的组装
• 3.3.3 装置的调试
• 3.4 连铸试验
• 3.4.1 试验工艺路线与流程
• 3.4.2 实验材料与设备
• 3.4.3 实验过程与结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 连铸凝固过程传热计算
• 4.1 物理及数学模型的建立
• 4.2 数学模型的建立简化
• 4.3 边界条件和初始条件的确定
• 4.3.1 初始条件
• 4.3.2 边界条件
• 4.4 温度场的模拟计算及结果分析
• 4.5 连铸设备及工艺的优化
• 4.6 本章小结
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录B 连铸设备优化设计图