泡沫铝的制备工艺_组织性能及应用前景
爆炸荷载下泡沫铝材料中冲击波衰减特性的实验和数值模拟研究
第23卷 第6期爆炸与冲击 V ol.23,No.6 2003年11月 EXPLO SION A ND SHOCK WAV ES Nov., 2003 文章编号:1001-1455(2003)06-0516-07 爆炸荷载下泡沫铝材料中冲击波衰减特性的 实验和数值模拟研究 王永刚1,胡时胜2,王礼立1 (1.宁波大学力学与材料科学研究中心,浙江宁波 315211;2.中国科学技术大学力学和机械工程系,安徽合肥 230026) 摘要:通过实验和数值模拟对泡沫铝中冲击波传播特性进行了研究,结果表明:冲击波在泡沫铝中传播时显示明显的衰减特性;与此同时波头升时逐渐增加。这种衰减耗散特性主要来源于泡沫铝本身的本构粘性效应,而追赶卸载效应又会进一步促进冲击波的衰减。这为泡沫铝作为新型抗冲击缓冲材料提供设计基础。 关键词:固体力学;冲击波衰减;P VDF 压电计;泡沫铝;爆炸载荷 中图分类号:O347.4 国标学科代码:130 1575 文献标志码:A 1 引 言 多孔泡沫材料作为一种新型的工程材料,已被广泛地应用于易损物品的缓冲吸能包装、各类结构物抗爆炸耐冲击防护等,越来越受到航空航天、包装运输、军事防护等各领域的重视。除已广泛应用的泡沫塑料,不同泡孔尺寸及孔隙率的多孔泡沫铝在我国已形成产业化生产。 有关泡沫铝材料在准静态和动态加载条件下的压缩行为和能量吸收机理问题,已经有了多方面的研究,并取得了初步研究成果[1~ 3] 。但对于爆炸载荷作用下冲击波压力传播衰减问题,研究还不多。 A.G.Evans 等[4] 曾对泡沫铝的抗爆性能提出如图1所示的模型,但对于一定的爆轰波需要多厚的泡沫铝防护层,仅从能量吸收角度利用经验公式进行了推算,而对泡沫铝中波传播特性对抗爆缓冲的影响尚图1 泡沫铝的抗爆模型 F ig.1 Resistance blast model of aluminum foams 未进行深入的研究。实际上,冲击波在泡沫铝材料中的传播特性,既是泡沫铝动态本构特性在结构中的重要表现形式,又是评价其抗冲击防护性能的基础,对爆炸防护设计有重要的参考和应用价值,因此进一步研究此类材料对冲击波的衰减特性显得尤为重要。 本文中利用聚偏四氟乙烯(PVDF)压电传感器与低阻锰铜计相结合的动态测试技术,直接测量爆轰波作用下泡沫铝材料中传播的压力波形,同时结合数值模拟对泡沫铝中冲击波传播特性进行研究。 2 试验方法 实验装置原理如图2所示。炸药采用普通的2 #岩石炸药。药柱直径比测压传感器敏感源尺寸大一倍以上,以减少侧向稀疏波对测试结果的影响。试件采用厚10mm 的薄层叠合而成,并增加最后一层的厚度,以减少试样背面(自由面)发射卸载波的影响。 收稿日期:2002-12-25; 修回日期:2003-03-10 基金项目:国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金项目(10076020) 作者简介:王永刚(1976 ),男,硕士。
热处理对7075铝合金组织和性能的影响
热处理对7075铝合金组织和性能的影响 摘要：对7075铝合金进行了固溶和单级时效处理，研究了单级时效对铝合金组织和性能的影响，结果表明铝合金经单级时效后纤维组织消失，在晶界处生成第二相粒子。铝合金显微硬度的峰值时效温度为120℃，时间为16h，硬度为220HV。120℃/24h时效后合金的峰值强度为680.5MPa。本研究中主要阐述热处理对7075铝合金组织和性能的影响。 关键词：热处理；7075铝合金；组织性能 引言 近些年来,铝合金的发展历程先后经历了由单一的追求高强度到追求高强耐腐蚀，再到追求高强高韧耐腐蚀性能，又到高强高韧耐腐蚀抗疲劳，最终到现在的追求高淬透性高综合性能五个发展阶段。然后发展方向却集中在以满足高强高韧铝合金的航空航天领域以及适用于各种使用条件的民用铝合金领域。当前对于铝合金强韧化以及耐蚀性的研究已经成为了重中之重，相信随着综合性能的提高，铝合金在国民经济发展中的运用将更加广泛。 1、7xxx系铝合金概述 7xxx铝合金是以Al-Zn-Mg和Al-Zn-Mg-Cu合金为主的一种超高强度铝合金，它是超高系列铝合金的最主要代表，Fe和Si是7xxx铝合金的主要有害杂质。较2xxx高强度铝合金在强度和硬度方面高出许多。属于热处理可强化的合金。该系铝合金具有强度高、密度小、易加工、焊接性能良好等优良特点，并且一般耐蚀性较好，因此在航空航天工业、车辆、建筑、桥梁、工兵装备及大型压力容器方面得到了广泛的应用。现阶段7xxx铝合金的研究主要集中在通过调节合金化元素和优化热处理工艺来得到高强高韧耐腐蚀的综合性能[1]。这也是本文的研究方向的出发点。该系代表合金如7005、7050、7075等。 2、试验材料与方法 试验材料为7075铝合金，将铝合金(尺寸为20mmX20mmX160mm)在盐浴中进行固溶处理，处理工艺为480℃/2h铝合金固溶处理后在试验箱中进行单级时效处理，时效温度分别为100,120,150℃，时效时间为0-48h。 将试样按国标GB/T228-2010用线切割加工成拉伸试样，用酒精超声清洗去除表面油污，在MT810万能试验机上进行拉伸强度测试，取5个试样的平均值;采用
超全面泡沫铝制备工艺汇总
超全面泡沫铝制备工艺汇总 泡沫铝是一种在金属铝基体中分布有无数气泡的多孔质材料。其特殊的结构决定了它具有许多致密金属所没有的特殊性能，结构特点如： 性能特点包括：
泡沫铝性能的优劣主要取决于其孔隙率、孔径、通孔率、孔类型、比表面积等孔结构参数，而其孔结构参数主要取决于制备工艺。 因此泡沫铝的制备技术已成为新材料领域的研究热点。下面就泡沫铝的制备工艺做详尽介绍： 1、固态金属烧结法 用这种方法生产的泡沫铝多数具有通孔结构,这是由于大部分固相法通过烧结使铝颗粒互相联结,铝始终保持在固态。 1.1、粉末冶金发泡法
工艺原理是将混合铝粉与发泡剂粉,经压缩得到具有气密结构的预制体,加热预制体使发泡剂分 解释放出气体,迫使预制体膨胀得到泡沫铝。 粉末冶金发泡法工艺流程： 特点：一是与其他方法比较可用的合金成分更为广泛,有利于改善泡沫铝的力学性能;二是可以 直接制造形状复杂的部件。缺点是该方法工艺参数区间较窄,成本较高,制得的泡沫铝尺寸有限。 1.2、散粉烧结法 此方法多用于制备泡沫铜。由于铝粉表面具有的致密氧化膜将阻止颗粒烧结在一起,因此用散粉 烧结法制备泡沫铝相对困难。这时可以通过变形手段破坏氧化膜,使颗粒更易粘结在一起;或加 入镁、铜等元素在595~625摄氏度烧结时形成低共熔合金。 这种生产方法包括三个过程: 特点：优点是工艺简单、成本低,缺点是孔隙率不高、材料强度低。如果用纤维代替粉末烧结同样可制得多孔材料。 1.3、粉浆成型法 粉浆成型法是将金属铝粉、发泡剂(氢氟酸、氢氧化铝或正磷酸)、反应添加剂和有机载体组成悬浮液,将其搅拌成含有泡沫的状态,然后置入模具中加热焙烧,接着浆开始变粘,并随着产生 的气体开始膨胀,最终得到一定强度的泡沫铝。
粉末冶金法制备泡沫铝
粉末冶金法制备泡沫铝的工艺研究及其展望 摘要泡沫铝由于具有多种独特的性能，已备受研究者的关注。制备泡沫铝的方法很多，本文主要介绍了粉末冶金法制备泡沫铝的工艺，对影响工艺的因素进行了分析，提出了粉末冶金法需要改进的方面，以推动粉末冶金法制备泡沫铝的研究和应用。 关键字泡沫铝粉末冶金法影响因素 1 引言 泡沫铝作为一种新型的功能材料，以其独特的性能，具有广阔的应用前景[1,2]。泡沫铝由于轻质结构，吸声，隔音等性能，正大范围应用于汽车，航空，公路建设，建筑装饰等工业和国防科技领域[3]。目前制备泡沫铝的方法有熔体发泡发法、渗流铸造法、液态金属凝固法、熔模铸造法、粉末冶金法、固-气共晶凝固法、添加球料法等。其中，粉末冶金法是近年来国外研究比较集中的一种工艺[4]。 粉末冶金发泡法是由德国Fraunhofer材料研究所发明的一种生产方法，利用此方法制备出结构均匀的泡沫材料，可以加工成近成品尺寸的零件[5]，也可以制成三明治式的复合材料，中间为泡沫铝材料层，而两面为生长成一体的铝薄板。粉末冶金法在欧洲得到了广泛的研究，目前，制备较为成功的有德国FOAMINAL、奥地利的ALULIGHT和斯洛伐克的ALU FOAM三个品牌[6]。我国对粉末冶金法制备泡沫铝的研究还处于实验阶段，北京的有色金属研究总[7]、太原重型机械学院[8]、东南大学、东北大学[9]等单位对粉末冶金法进行了研究。 2 泡沫铝的粉末冶金法制备 2.1 制备原理 首先将铝粉和发泡剂（通常是TiH2）粉混合均匀，然后将其压制成致密的预制块，预制块中不能有残留的气孔和缺陷，否则会对产品质量造成很大的影响。将预制块放入炉中加热，加热至铝熔点附近，发泡剂受热开始分解生成气体，首先形成气孔，然后长大，使预制体膨胀，形成多孔的泡沫铝。图1为粉末冶金法制备泡沫铝的工艺流程图。
泡沫铝及其制备方法
泡沫铝是同时兼有金属和气泡特征的新型轻质功能-结构一体化材料，其特殊的结构决定了它具有许多致密金属所没有的特殊性能，如(1)轻质：密度仅为金属铝的10%～40%；(2)高比刚度：其抗弯比刚度为钢的1.5倍；(3)高阻尼减震性能及冲击能量吸收率：阻尼性能为金属铝的5～10倍；(4)良好的隔声性能（闭孔）和吸声性能（通孔）：声波频率在800～4000HZ之间时，闭孔泡沫铝的隔声系数达0.9以上；声波频率在125～4000HZ之间时，通孔泡沫铝的吸声系数可达0.8； (5)优良的电磁屏蔽性能：电磁波频率在2.6～18GHz之间时，泡沫铝的电磁屏蔽量可达60～90dB；(6)导热系数低，闭孔泡沫铝导热系数相当于大理石；而通孔泡沫铝则具有良好的散热性。泡沫铝性能的优劣主要取决于其孔隙率、孔径、通孔率、孔类型、比表面积等孔结构参数，而其孔结构参数主要取决于制备工艺。因此泡沫铝的制备技术已成为新材料领域的研究热点。 一、粉末冶金发泡法。 粉末冶金发泡法是将铝或铝合金粉末与发泡剂(一般为TiH2)按 一定比例配制并混合均匀，在适当的压力下压成致密的预制胚体，然后将压好的预制体进一步加工成半成品，再将此半成品放入所需零件形状的钢模内，加热到接近预制体熔点的温度，使发泡剂分解释放出气体形成气泡，制得闭孔泡沫铝。类似于粉末冶金法的烧结工艺过程的另一种方法是烧结脱溶法。首先将铝或铝合金粉末和可去除填充颗粒混合均匀，再把混合物压制成致密的半成品，然后在一定温度烧结。若填充颗粒为尿素、碳酸氢氨等可分解有机物，则烧结过程中颗粒会
分解气化；若填充颗粒为NaC1等可溶性盐，则在烧结后用溶剂将其溶去得到通孔泡沫铝。 二、熔体发泡法。 熔体发泡法发泡过程在液相进行，主要有直接吹气法、发泡剂发泡法等。直接吹气发泡法是:首先向金属熔融液中加入SiC、Al2O3等，并均匀分散以提高熔体粘度，然后向熔体底部吹入气体(如氮气、惰性气体等)，在金属液中形成大量气孔后冷却凝固。发泡剂发泡法是：在铝熔融体中加入发泡剂搅拌均匀，加热使发泡剂分解产生气体，气体膨胀而发泡，冷却后得泡沫金属。所用发泡剂通常为TiH2或ZrH2等金属氢化物。通过高速搅拌使发泡剂颗粒迅速均匀分散于铝熔融体中、使用增粘剂（如金属钙）增大熔体的粘度以防止发泡过程中气泡逸出或结合长大，可以使孔结构得到改善。 三、二次发泡法。 二次发泡法是一种综合了粉末冶金发泡法及熔体发泡法优点的泡沫铝制备方法，其技术工艺路线是在铝熔体中加入增粘剂(Ca、Al2O3等)搅拌均匀，在合适的温度和粘度条件下加入发泡剂(预处理好的TiH2)，分散均匀，在TiH2未分解前将熔体铸入模具中快速冷却凝固，即得到发泡先驱体。当发泡先驱体受热达到一定温度时，先驱体中TiH2开始分解并发泡，最终制得泡沫铝。
铝合金的典型机械性能
铝合金的典型机械性能(Typical Mechanical Properties) 铝合金牌号 及状态拉伸强度(25°C MPa)屈服强度(25°C MPa)硬度500kg力10mm球延伸率 1.6mm(1/16in)厚度 5052-H112 175 195 60 12 5083-H112 180 211 65 14 6061-T651 310 276 95 12 7050-T7451 510 455 135 10 7075-T651 572 503 150 11 2024-T351 470 325 120 20 铝合金的典型物理性能(Typical Physical Properties) 铝合金牌号及状态热膨胀系数 (20-100℃) μm/m?k熔点范围 (℃)电导率20℃(68℉) (%IACS) 电阻率20℃(68℉) Ωmm2/m 密度(20℃)(g/cm3) 2024-T351 23.2 500-635 30 0.058 2.82 5052-H112 23.8 607-650 35 0.050 2.72 5083-H112 23.4 570-640 29 0.059 2.72 6061-T651 23.6 580-650 43 0.040 2.73 7050-T7451 23.5 490-630 41 0.0415 2.82 7075-T651 23.6 475-635 33 0.0515 2.82 铝合金的化学成份(Chemical Composition Limit Of Aluminum ) 合金 牌号硅Si 铁Fe 铜Cu 锰Mn 镁Mg 铬Cr 锌Zn 钛Ti 其它铝 每个合计最小值 2024 23.2 0.5 3.8-4.9 0.3-0.9 1.2-1.8 0.1 0.25 0.15 0.05 0.15 余量5052 25 0.4 0.1 0.1 2.2-2.8 0.15-0.35 0.1 -- 0.05 0.15 余量5083 23.8 0.4 0.1 0.3-1.0 4.0-4.9 0.05-0.25 0.25 0.15 0.05 0.15 余量6061 23.6 0.7 0.15-0.4 0.15 0.8-1.2 0.04-0.35 0.25 0.15 0.05 0.15 余 量 7050 23.5 0.15 20.-2.6 0.1 1.9-2.6 0.04 5.7-6.7 0.06 0.05 0.15 余量7075 23.6 0.5 1.2-2.0 0.3 2.1-2.9 0.18-0.28 5.1-6.1 0.2 0.05 0.15 余 量 美铝典型应用领域 用途 2024 5052 5083 6061 7050 7075 农业 -- ● -- ● -- -- 航空器● -- -- ●●● 模具 -- ● -- ● -- ● 机械设备●● -- ●●● 五金零件 -- -- -- ● -- -- 建筑 -- ● -- ● -- --
铝合金的牌号、状态和性能解析
1铝的基本特性与应用范围 铝是元素周期表中第三周期主族元素，原子序数为13，原子量为26.9815。 铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更优良的特性，如密度小，仅为2.7 g / cm3，约为铜或钢的1/3；良好的耐蚀性和耐候性；良好的塑性和加工性能；良好的导热性和导电性；良好的耐低温性能，对光热电波的反射率高、表面性能好；无磁性；基本无毒；有吸音性；耐酸性好；抗核辐射性能好；弹性系数小；良好的力学性能；优良的铸造性能和焊接性能；良好的抗撞击性。此外，铝材的高温性能、成型性能、切削加工性、铆接性以及表面处理性能等也比较好。因此，铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子电气、能源动力、冶金化工、农业排灌、机械制造、包装防腐、电器家具、日用文体等各个领域都获得了十分广泛的应用，下表列出了铝的基本特性及主要应用领域。 铝的基本特性及主要应用领域
3 变形铝合金分类、牌号和状态表示法 3. 1变形铝合金的分类 变形铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。 ⑴按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化铝合金（如：纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金）和可热处理强化铝合金（如：Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg 系合金）。 ⑵按合金性能和用途可分为：工业纯铝、光辉铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金（硬铝）、超高强度铝合金（超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等。 ⑶按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1×××系），Al-Cu合金（2×××系），Al-Mn合金（3×××系），Al-Si合金（4×××系），AL-Mg合金（5×××系），Al-Mg-Si合金（6×××系），Al-Zn-Mg合金（7×××系），Al-其它元素合金（8×××系）及备用合金组（9×××系）。 这三种分类方法各有特点，有时相互交叉，相互补充。在工业生产中，大多数国家按第三种方法，即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类。这种分类方法能较本质的反映合金的基本性能，也便于编码、记忆和计算机管理。我国目前也采用4位数码法分类。 3. 2中国变形铝合金的牌号表示法 根据GB/T16474 —1996“变形铝及铝合金牌号表示方法”，凡化学成分与变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织（简称国际牌号注册组织）命名的合金相同的所有合金，其牌号直接采用国际四位数字体系牌号，
均匀化退火对6056铝合金组织与性能的影响
均匀化退火对6056铝合金组织与性能的影响 宁波科诺铝业有限责任公司，董培纯邱建平李博 摘要：采用热分析技术、扫描电子显微镜、拉伸试验研究均匀化退火处理对于6056铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：6056铝合金铸态组织存在严重的枝晶偏析及明显的非平衡共晶组织，经过540℃×12 h 均匀化退火处理后，枝晶偏析和非平衡共晶组织明显消除，其强度降低、塑性大幅度提高。 关键词：均匀化退火；微观组织；力学性能 The effect of homogenizing annealing on microstructure and properties of 6056 aluminum alloy （Ningbo KENO Aluminum Co.,Ltd，Ningbo 315033，China） Abstract：The influence of homogenizing annealing on microstructure and properties of 6056 aluminum alloy is investigated by heat analysis technology，scan electrical microscope and tensile test. The results show that severe dendritic-segregation and unequilibrium phases exist in its as-cast structure，After 540℃×12h homogenizing annealing treatment，dendrite segregation and unequilibrium eutectic phases eliminate . The strength decrease and the ductility increase obviously. Keywords：Homogenization annealing；Microstructure；Mechanical properties 引言 6056铝合金是广泛应用于汽车和航空领域的一种Al-Mg-Si-Cu合金，其强度比6061铝合金高15%，可焊性、耐腐蚀性能和切削加工性能均优于7075和2024铝合金[1,2]。6056铝合金成分复杂，在半连续铸造过程中，铸锭组织会不同程度地偏离平衡状态，产生严重的枝晶偏析，形成大量的非平衡凝固共晶组织，因此，6056铝合金铸锭必须进行均匀化退火处理，以消除枝晶偏析，同时使合金中非平衡凝固共晶组织溶入基体，最大限度地减少基体中残留的结晶相，提高合金的塑性[3,4]。 均匀化退火处理是6056铝合金获得理想工艺性能和力学性能的关键环节之一。目前国内对于6065铝合金的均匀化退火处理的研究还不充分，本文通过研究均匀化退火对6065铝合金微观组织和性能的影响，为6056铝合金的生产提供试验指导。 试验材料与试验方法 按照表1所示的6056铝合金成分进行配料，使用中频感应炉熔炼，精炼后采用半连续铸造的方法铸成Φ85 mm的铸棒。在铸棒上取样，采用DSC进行热分析试验，得到铸棒中低熔点共晶组织的熔化温度，以确定均匀化退火温度，DSC试验的升温速率5 ℃/min，从室温加热到600 ℃。截取Φ85×100 mm的铸棒进行均匀化退火，均匀化退火温度为540 ℃，保温时间分别是6 h、12 h。从铸态和均匀化退火后的铸棒上切取金相试样，经机械研磨和抛光后，在2 ml HF、3 ml HCl、5 mlHNO3、250 mlH2O 腐蚀液中腐蚀10 s，用清水冲洗干净，然后用酒精擦净吹干，制得的试样采用扫描电子显微镜观察微观组织形貌。将铸态及均
锰元素对喷射成形高强铝合金固溶组织和性能的影响
锰元素对喷射成形高强铝合金固溶组织和性能的影响 季飞蔡元华张济山郝斌 （北京科技大学新金属材料国家重点实验室 100083） 摘要：利用光镜，扫描电镜和X射线衍射的观察以及力学性能检测，研究了在高强铝合金中加入锰后对合金固溶组织、拉伸性能以及断口形貌的影响。结果表明，加入锰后能使固溶温度得到提高；通过断口形貌SEM扫描可以看出，含锰铝合金的韧窝比不含锰铝合金要细小，在不出现粗大含锰相时，加锰后断口上沿晶断裂减小；同时在高强铝合金中添加锰元素能提高材料的屈服强度和极限抗拉强度。 关键词：喷射成形；超高强铝合金；显微组织；Mn；性能 分类号： Influence of Mn content on microstructure of spray-formed 7xxx series aluminum alloy JI Fei, CAI Yuan-hua, ZHANG Ji-shan, HAO Bin (State Key Laboratory of Advanced Metal Material 100083) Abstract: The affect of Mn on solution structure，tensile strength and micrographs of fracture of ultra-high strength aluminum alloys were studied by use of OP,SEM and XRD analysis. The results show that Mn element will increase solution temperature; aluminum alloy with manganese has smaller size of dimple and lower fraction of intergranual fracture surface than those of aluminum alloy without manganese when coarse precipitates containing manganese did not
各种牌号铝合金的主要特点及用途
各种牌号铝合金的主要特点及用途(ZL铸铝） ZL101 成分简单，容易熔炼和铸造，铸造性能好，气密性好、焊接和切削加工性能也比较好，但力学性能不高。适合铸造薄壁、大面积和形状复杂的、强度要求不高的各种零件，如泵的壳体、齿轮箱、仪表壳（框架）及家电产品上的零件等。主要采用砂型铸造和金属型铸造。 Zl101A 由于是在ZL101的基础上加了微量Ti，细化了晶粒，强化了合金的组织，其综合性能高于Zl101、ZL102，并有较好的抗蚀性能，可用作一般载荷的工程结构件和摩托车、汽车及家电、仪表产品上的各种结构件的优质铸件。其使用量目前仅次于ZL102。多采用砂型和金属型铸造。 Zl102 这种合金的最大特点是流动性好，其它性能与ZL101差不多，但气密性比ZL101要好，可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件和强度要求不高的薄壁、大面积、形状复杂的金属或砂型铸件。不论是压铸件还是金属型、砂型铸件，都是民用产品上用得最多的一个铸造铝合金品种。 Zl104 因其工晶体量多，又加入了Mn，抵消了材料中混入的Fe有害作用，有较好的铸造性能和优良的气密性、耐蚀性，焊接和切削加工性能也比较好，但耐热性能较差，适合制作形状复杂、尺寸较大的有较大负荷的动力结构件，如增压器壳体、气缸盖，气缸套等零件，主要用压铸，也多采用砂型和金属型铸造。 Zl105、ZL105A 由于加入了Cu，降低了Si的含量，其铸造性能和焊接性能都比ZL104差，但室温和高温强度、切削加工性能都比ZL104要好，塑性稍低，抗蚀性能较差。适合用作形状复杂、尺寸较大、有重大负荷的动力结构件。如增压器壳体、气缸盖、气缸套等零件。Zl105A 是降低了ZL105的杂质元素Fe的含量，提高了合金的强度，具有比ZL105更好的力学性能，多采用铸造优质铸件。 ZL106 由于提高了Si的含量，又加入了微量的Ti、Mn，使合金的铸造性能和高温性能优于ZL105气密性、耐蚀性也较好，可用作一般负荷的结构件及要求气密性较好和在较高温度下工作的零件，主要采用砂型和金属型铸造。 ZL107 ZL107有优良的铸造性能和气密性能，力学性能也较好，焊接和切削加工性能一般，抗蚀性能稍差，适合制作承受一般动负荷或静负荷的结构件及有气密性要求的零件。多用砂型铸造。 ZL108 ZL108由于含Si量较高，又加入了Mg、Cu、Mn，使合金的铸造性能优良，并且热膨胀系数小，耐磨性好，强度高，并具有较好的耐热性能。但抗蚀性稍低。适合制作内燃发动机的活塞及其它要求耐磨的零件以及要求尺寸、体积稳定的零件。主要采用压铸和金属型铸造，也可采用砂型铸造。 ZL109 这是复杂合金化的Al-Si-Cu-Mg-Ni合金，由于含Si量提高，并加入了Ni，使合金具有优良的铸造性能和气密性能以及较高的高温强度，耐磨性和耐蚀性也得到提高，
泡沫铝的性能研究
泡沫铝的性能研究及其在汽车制造业上的应用 摘要:池沫铝是一种新型多功能材料,具有独特的结构和许多优异的性能 ,其应用前景可观 ,应用范围日益扩大。介绍了泡沫铝的若干性能,并针对其性能特征较为详细地叙述了在汽车制造业上的应用前景,指出了池沫铝材料作为未来汽车材料的优越性。 关健词：池沫铝应用汽车制造业 中图号 引言泡沫金属由金属骨架及孔隙组成,泡沫铝是泡沫金属的一种,是以铝或铝合金为基体的多孔金属材料。它是一种功能和结构一体化的新型工程材料,具有缓冲减震吸能特性和其他优良的物理和化学性能。因此,目前在汽车工业、航天工业、建筑工业和铁路运输等领域都已获得了广泛的应用并且应用前景相当可观。 2 泡沫铝的性能研究 泡沫铝的性能主要取决于分布在三维骨架间的孔隙特征,即气孔的形态和分布,包括孔的类型（通孔或闭孔）、孔的形状、孔的分布、孔的结构（孔径、孔隙率、比重等）。 2.1 物理性能 泡沫铝最明显的特点就是重量轻、密度低,随孔的变化而变化,比重仅为同体积铝的0.1—0.6倍，但其牢固度却比泡沫塑料高达4倍以上。泡沫铝材料的导电性要比实心铝材料小得多,相反电阻率就大得多,是电的不良导体。泡沫铝的导热性能比实心铝小得多,约为实心铝的 0.1—0.2 倍。另外,泡沫铝还具有刚性大、不易燃、不易氧化、不易产生老化、耐候性好、回收再生性好等特点。 对于承受弯曲负载的装置,所用材料应具有较高的比强度,通过对泡沫铝和几种常见结构材料（铝、钢）的比强度值（泡沫铝：铝：钢 =5: 2.5 :1）比较,可知泡沫铝具有高比强度的特点。实验研究表明,适当的热处理可以提高其比强度。因此,泡沫铝可用于承受较大的弯曲负载装置中。 2.2 力学性能 同其他多孔材料一样,泡沫铝的弹性模量、剪切模量、弹性极限等均随孔隙率的增大而呈指数函数下降。 (1) 抗拉强度 泡沫铝的抗拉强度很低,几乎无延伸率,表现为半脆性。实验发现孔径大小对其拉伸性能有一定的影响。相对密度相同时,孔径小的拉伸强度比孔径大的高。(2) 抗压强度 泡沫铝的抗拉强度虽然很低,但它的抗压强度却较高。泡沫铝压缩应力一应变曲线可以分 3个区域：线弹性区、屈服平台区、致密化区。 孔径不同的泡沫铝的压缩应力一应变曲线形状基本相似,不同主要表现在塑性平台的高度上, 实验发现,孔径大小与塑性平台的高度并不是某种简单的线性关系,而是在某一孔径下塑性平台最高。由泡沫铝的抗压强度与其密度及压缩率之间的关系图可知,密度增加,抗压强度增加。 2.3 吸能特性 多孔结构材料可用作能量吸收材料。单位质量小、能量吸收能力大的材料就具有较大的作用。泡沫铝单位质量小、强度较高,因此泡沫铝具有很高的能量吸收能
泡沫铝
一、引言 现代工艺技术的发展，使得泡沫金属的制备技术日趋完善，制造成本不断降低。以泡沫铝为代表的泡沫金属是近年来发展较快的一种新型功能结构材料。作为结构材料，它具有轻质和高比强度的特点；作为功能材料，它具有减震、吸收冲击能、耐高温、隔声、吸声[1]、隔热、不燃烧、抗腐蚀、电磁屏蔽等物理性能[2-6]。最主要的是它可以将低密度、高刚度、冲击吸能性、低热导性、低磁导率和良好的阻尼性综合在一起[7]。在需要综合利用这些性能的领域内，泡沫金属有着广泛的应用前景[8-9]。 泡沫铝按照基体材料的不同，可将其分为泡沫纯铝和泡沫铝合金两类。由于泡沫铝合金同时具有纯铝和其它合金元素的性能，与泡沫纯铝相比其强度和吸能能力通常得到了提高。常见的泡沫铝合金有泡沫铝硅合金、铝镁合金和铝铜合金。按照孔结构的不同，可将泡沫铝分成开孔和闭孔两种[10]。 泡沫铝具有较高的压缩强度，同时具有较长的平台应力。压缩过程中的大量能量在近似恒定的应力下被吸收[11]，从而使得泡沫铝具有很强的吸能能力。关于泡沫铝吸能性能的研究文献很多。Pkarash等人[12]认为泡沫铝的能量吸收能力不仅与基体材料的弹塑性有关，还与其它一些耗散过程有关，如破碎的孔壁之间的摩擦。Beals等[13]通过对密度不均匀的Alcna 泡沫材料的测试分析，指出密度梯度是削弱泡沫材料能量吸收能力和效率的重要原因。在传统的管式吸能装置中，采用泡沫铝作为填充物可以提高结构的刚度和吸能能力，从而改进缓冲吸能装置的性能。国外许多文献都报道了由泡沫铝充当芯材的夹心式组合结构的静动态压缩力学行为的实验研究，国内该方面的文献比较少。 泡沫铝,是一种新型的功能材料, 其发明只有四十余年的历史。Sosnik 在1948 年提出利用汞做发泡剂, 在液态铝合金中气化制取泡沫铝的想法。在1956 年, Ellist根据这一想法成功地制造了泡沫铝。20 世纪60 年代, 美国Ethy l 公司已成为研制泡沫铝的科研中心基地。在1982 年以前所公布的有关泡沫铝的专利技术中, 多半来自美国的LOR 公司和Ethy l 公司。直到今天, 美国、日本、英国、加拿大等国相继研制出多种生产泡沫铝的方法, 并取得了多项技术专利, 已可将泡沫铝制成管材、带材等复合材料。我国对泡沫铝的研究近几年才起步, 80 年代后期, 贵州、大连等地的研究机构曾利用发泡法做过一些研究工作。 二、泡沫铝的制备方法 1. 铸造法 铸造法应用的很普遍, 目前, 泡沫铝的制备工艺 大多采用这种方法, 以下介绍几种相关的方法。 [14、15] 1) 金属液发泡法金属液发泡法早期采用的比 较普遍, 主要是向液态铝合金中加入TiH2、 ZrH2、CaH2 等发泡剂, 然后加热使发泡剂分解 成气体, 气体的膨胀使铝合金成泡沫状, 冷却后 即得到泡沫铝成品。 2) 渗流铸造法渗流铸造法是将液态铝合金渗 入到填料颗粒的间隙中而获得铝合金填料复合 体的一种方法。填料可以使用耐热而可溶的材料 ( 如精盐) 。样品制成后, 填料粒子可从铸件中 浸洗掉, 从而获得具有连通空隙结构的泡沫铝。 渗流铸造法又可分为上压渗流铸造法 ( 如图1 所示) 和负压渗流铸造法( 如图2 所 示) ,这两种方法的使用都可以得到通孔性良好
铝合金型号的特性
1×××系铝及铝合金 标准：GB/T3190-1996 特性及适用范围： 1XXX系列为纯铝中添加少量铜元素形成，具有极佳的成形加工特性、高耐腐蚀性、良好 的焊接性和导电性.1XXX系列铝合金广泛应用于对强度要求不高的产品,如化工仪器、薄 板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零件、热交换器、钟表面及盘面、铭牌、厨具、装饰品、反光器具等。 1XXX纯铝应用较为广泛的牌号：1050、1060、1070、1100等。 2×××系列铝铜合金 标准：GB/T3190-1996 特性及适用范围： 2XXX系列为铝－铜－镁系中的典型硬铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。很多国 家都生产这个合金，是硬铝中用量最大的。 该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。温度高于125°C，2XXX系列合金的强度比7075合金的还高。热状态、退火和新淬火状态下成形 性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护；焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。广 泛用于飞机结构、铆钉、卡车轮。 2XXX系铝铜合金用途 由于有高强度和好疲劳强度，被广泛应用在航空器结构上，尤其是机翼与机身结构 下的受到张力的地方。 2XXX系列硬铝应用较为广泛的牌号：2024(2A12)、L Y12、L Y11、2A11、2A14（LD10）、2017、2A17等。 6×××系铝硅合金 标准：GB/T3190-1996 特性及适用范围： 6XXX系列属热处理可强化合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可机加工性和，同时 具有中等强度，在退火后仍能维持较好的操作性. 6XXX系列铝合金的主要合金元素是镁与硅AlMgSi1Cu，并形成Mg2Si相。若含有一定量的 锰与铬，可以中和铁的坏作用；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又不 使其抗蚀性有明显降低；导电材料中还有少量的铜，以抵销钛及铁对导电性的不良影响；锆或钛能细化晶粒与控制再结晶组织；为了改善可切削性能，可加入铅与铋。在Mg2Si固溶于铝中，使合金有人工时效硬化功能。 6061-T651是6XXX系列合金中主要合金,是经热处理预拉伸工艺生产的高品质铝合金产品，其强度虽不能与2XXX系或7XXX系相比，但其镁、硅合金特性多，具有加工性能极佳、优 良的焊接特点及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及 易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。 6XXX铝硅合金应用较为广泛的牌号：6082、6063（LD31）、6061（LD30）、6A02等。
泡沫铝
2.1泡沫铝材料的结构特点 泡沫铝是一种轻质功能材料，高孔隙率（60%~90%），孔径一般为0.1~6mm 孔隙结构主要有通孔和闭孔。 通孔，密度0.8~1.2g/cm3，孔隙率50%~70%，孔径1mm以下，高温气体和液体的过滤材料，散热材料 闭孔，密度0.2~0.5g/cm3，孔隙率80%~90% 2.2泡沫铝材料的吸声性能 表面几乎不存在可声波反射的平面。孔道中的空气在声波作用下会发生压缩-膨胀形变，将声能转变成热能。 孔隙结构对吸声能力影响较大 两种吸声形式即表面漫反射吸声和穿孔亥姆兹共振吸声。 在泡沫铝背后设置一空气层，形成泡沫铝吸声箱。随着泡沫铝背后空气层厚度的增加，吸声主频率逐渐向低频移动。 2.3泡沫铝材料的隔声性能 声波进入泡沫铝孔隙，引起孔隙中空气震动，继而金属间架振动，金属间架相互牵制，振动受阻而转化为热能。 通常使用的聚氨酯泡沫隔声材料，100mm厚最大隔声量为23dB，而泡沫铝材料20mm厚可以隔30dB以上。 密度对闭孔泡沫铝的整体隔声性能具有很大影响 不同密度新孔泡沫铝裸板的隔声性能变化趋势基本一致 厚度对闭孔泡沫铝裸板隔声性能具有显著影响 为了减小闭孔泡沫铝裸板中透孔和裂缝对隔声性能的影响，一般在工程中制成夹芯板。 相同密度和相同厚度的泡沫铝夹芯板比泡沫铝裸板隔声性能高。厚度太低会造成较多的裂缝和透孔，当两面贴板后，可以很好的解决透孔和裂缝所造成的声损失 2.4泡沫铝材料的压缩强度 与块体材料不同，多孔材料的性能测试还与材料的尺寸有关，对较大试样的多孔材料而言，可不考虑材料的尺寸效应。但对试样较小的多孔材料而言，要材料的尺寸效应。 闭孔泡沫铝压缩过程经历三个阶段：1、线弹性变形阶段2、坍塌变形阶段：初始坍塌和延续坍塌3、致密化变形阶段 动态压缩特征曲线与静态压缩时的特征一样，经历三个变形阶段。 动态与静态的压缩应力-应变曲线有着明显的差异：动态的曲线更加光滑，没有明显的平台区域；随着应变的增加，应力增加先快后慢再快，但一直处于增加的趋势，且在阶段2没有出现静态压缩时的应力突降现象；动态压缩的平台应力比静态压缩的平台应力大，且随着密度的逐渐增加，平台应力的差异也在缩小，应力-应变曲线也逐渐趋于一致。 静态压缩时速度慢，孔壁破裂后，闭孔内部的氢气就会慢慢释放出来，因此气体在压缩过程中忽略不计。但动态压缩时压缩速度很快，压缩闭孔泡沫铝的过程不单是孔壁和孔棱消耗外力所做的功，孔内的氢气也会引起一个附加强度的增量，由孔壁和孔棱坍塌造成的应力下降会得到一定的补偿，因此动态压缩比静态压缩时应力-应变曲线光滑。 Al基闭孔泡沫铝压缩曲线非常光滑，形变过程非常平稳，显示出典型的塑性泡沫材料特征。Al-6Si基闭孔泡沫铝压缩曲线有明显的起伏，显示出脆性材料的压缩特征，这是由于Al-6Si 基闭孔泡沫铝基体中含有大片状和长条状金相以及大量脆性相。 在铝合金中添加粉煤灰颗粒可以提高泡沫铝的压缩强度 添加短碳纤维可以显著提高泡沫铝的压缩强度 2.5泡沫铝材料的吸能性能
工艺参数对3003铝合金组织与 性能的影响
Material Sciences 材料科学, 2018, 8(5), 603-608 Published Online May 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/ef6800619.html,/journal/ms https://https://www.360docs.net/doc/ef6800619.html,/10.12677/ms.2018.85071 Effect of Process Parameters on Microstructure and Properties of 3003 Aluminum Alloy Yitan Wang1, Qingsong Dai1,2, Ping Fu1, Mingwei Zhao1 1Guangxi Liuzhou Yinhai Aluminum Co., Ltd., Liuzhou Guangxi 2School of Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha Hunan Received: May 4th, 2018; accepted: May 20th, 2018; published: May 29th, 2018 Abstract Taking 3003 aluminum alloy as the research object, the effects of cold rolling rate and annealing temperature on the microstructure and properties of the sheet were studied. The results show that the work hardening of 3003 alloy sheet is significant. With the increasing of cold rolling de-formation, the tensile strength and yield strength of alloy plates increase gradually, while the elongation decreases. And during the annealing of the finished product, recovery and recrystalli-zation occur within the alloy. As the annealing temperature increases, the tensile strength and yield strength gradually decrease, and the elongation gradually increases. Keywords 3003 Aluminum Alloy, Cold Rolling Deformation, Annealing Temperature, Microstructure and Properties 工艺参数对3003铝合金组织与 性能的影响 王绎潭1，戴青松1,2，付平1，赵明伟1 1广西柳州银海铝业股份有限公司，广西柳州 2中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙 收稿日期：2018年5月4日；录用日期：2018年5月20日；发布日期：2018年5月29日
铝的性能特点 分类 及使用区域
铝的性能特点、分类、及使用区域 一、铝的性能特点： 是轻金属，熔点低，纯铝易氧化，但生成的氧化铝结构非常紧密，且化学性能稳定，能起到防止铝继续氧化。铝的导电性能比铜差，比铁好。一般工程用铝都是用铝合金，因为铝加入其他金属后会使其机械性能得到增强，例如飞机上用到的就是铝镁合金。 二铝合金分类及使用： 1）1XXX系列工业纯铝板 2）2XXX系列 Al-Cu、Al-Cu-Mn合金，； 3) 3XXX系列 Al-Mn合金 4）4XXX系列 Al-Si合金； 5）5XXX系列 Al-Mg合金； 6) 6XXX系列Al-Mg-Si合金； 7）7XXX系列 Al-Mg-Si-Cu合金； 8）8XXX系列其它。 1-8系列铝合金的应用： 1.照明灯饰；2、太阳能反射片；3、建筑外观；4、室内装潢：天花板，墙面等； 5、家具、橱柜； 6、电梯； 7、标牌、铭牌、箱包； 8、汽车内外装饰； 9、家用电器：冰箱、微波炉、 音响设备等；10.航空航天以及军事方面，比如中国目前的大飞机制造，神舟飞船系列，卫星等方面。 1-8系列铝合金用途介绍: 1×××系列铝板材 1×××系列铝板材：代表 1050、1060、1100。在所有系列中1×××系列属于含铝量最多的一个系列。 纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜， 是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1000系列铝板 根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50， 根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准 (gB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6％以上
铝合金的牌号,状态,性能与应用
铝合金的牌号、状态和性能 1铝的基本特性与应用范围 铝是元素周期表中第三周期主族元素，原子序数为13，原子量为26.9815。 铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更优良的特性，如密度小，仅为2.7 g / cm3，约为铜或钢的1/3；良好的耐蚀性和耐候性；良好的塑性和加工性能；良好的导热性和导电性；良好的耐低温性能，对光热电波的反射率高、表面性能好；无磁性；基本无毒；有吸音性；耐酸性好；抗核辐射性能好；弹性系数小；良好的力学性能；优良的铸造性能和焊接性能；良好的抗撞击性。此外，铝材的高温性能、成型性能、切削加工性、铆接性以及表面处理性能等也比较好。因此，铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子电气、能源动力、冶金化工、农业排灌、机械制造、包装防腐、电器家具、日用文体等各个领域都获得了十分广泛的应用，下表列出了铝的基本特性及主要应用领域。 铝的基本特性及主要应用领域
2 铝及铝合金的分类 纯铝比较软，富有延展性，易于塑性成形。如果根据各种不同的用途，要求具有更高的强度和改善材料的组织和其他各种性能，可以在纯铝中添加各种合金元素，生产出满足各种性能和用途的铝合金。 铝合金可加工成板、带、条、箔、管、棒、型、线、自由锻件和模锻件等加工材(变形铝合金)，也可加工成铸件、压铸件等铸造材(铸造铝合金)。 纯铝—1×××系，如1000合金 非热处理型合金Al-Mn系合金—3×××系，如3003合金 Al-Si系合金—4×××系，如4043合金变形铝合金Al-Mg系合金—5×××系，如5083合金 Al-Cu系合金—2×××系，如2024合金 热处理型合金Al-Mg-Si系合金—6×××系，如6063合金铝及Al-Zn-Mg系合金—7×××系，如7075合金铝合金Al-其它元素—8×××系，如8089合金 纯铝系 非热处理型合金Al-Si系合金，如ZL102合金 Al-Mg系合金，如ZL103合金 铸造铝合金Al-Cu-Si系合金，如ZL107合金 Al-Cu-Mg-Si系合金，如ZL110合金 热处理型合金Al-Mg-Si系合金，如ZL104合金 Al-Mg-Zn系合金，如ZL305合金