泡沫金属材料的制备技术

第1期　JournalofjiujiangUniversity(naturalsciences)2005

N011

泡沫金属材料的制备技术

魏健宁　杜大明　陈福山

Ξ

(九江学院材料科学与工程学院　江西九江　332005)

　　关键词:加压渗流技术;泡沫金属材料

　　中图分类号:TG14　　文献标识码:A　　文章编号:1006-3838(2005)01-0001-(03)

　　随着工业和科技的发展以及社会的进步,人们早就不满足于大自然提供的材料,提出了各种各样的方法冶炼出许多合金材料、复合成各类高分子聚合物、烧结成各种陶瓷和金属间化合物。人造材料往往追求高致密固体,如钢、水泥、玻璃等,而在五彩缤纷的自然界中,往往选用胞状材料或称多孔材料或泡沫材料,如木材、蜂窝、珊瑚、骨骼等。通常,人们总认为致密材料强度大,而胞状材料强度小,不宜营造大型建筑或承受重负荷,但自然界却往往选用胞状材料作为大型生物或植物的构体,如庞大的恐龙、高达100多米的红木树等。这其中是有一定原因的,也许胞状材料同时具备最佳刚度、强度和重量。因此,人们在探索新材料时不妨模仿与大自然提供的材料具有一样的胞状结构的材料或许是最佳选择。随着人类材料科学技术的发展,已经涌现出了种类繁多的人造泡沫材料,如泡沫塑料、陶瓷、泡沫金属材料等。泡沫金属材料是指在金属或合金材料中宏观的或微观的孔洞体积分数(即孔隙率porosity)大于15%后,材料就会因孔洞的存在而

不仅与材料的结构与性能密切相关,而且还直接影响到泡沫金属材料的实际应用。本文详细描述泡沫金属材料的制备方法加压渗流技术。1　样品的制备技术采用加压渗流技术制备泡沫工业纯铝、泡沫锌铝共析合金,此制备技术的特点是可以准确地控制孔洞和次级相颗粒的尺寸、分布及均匀性,并具有很好的重复性。2　制备所需的原材料及其特征

易溶颗粒材料工业用食盐(氯化钠),是一种白色结晶体,密度2.16g.cm-3,熔点804℃,沸点1413℃,易溶于水。低阻尼基体材料工业纯铝是一种塑性较高而强度较低的材料,工业纯铝的凝固具有大致恒定的结晶温度,倾向于逐层凝固,工业纯铝中铝的重量百分比是99.5%[5],密度2.70g.cm-3[6],熔点约660℃,工业纯铝由于其质轻、熔点低、耐腐蚀等优良性能被视为制造复合材料的最佳基体原料。高阻尼基体材料锌铝共析合金中铝的重量百分比是27%(名义组分),密度4.94g.cm-3,熔点约420℃,锌铝共析合金具有超塑性和高阻尼性能[7]。3　渗流法制备试样的装置

产生一些奇异的功能性能,从而形成的一类新型的功能与结构一体化的工程材料[1,2]。泡沫金属材料有时也称为胞状(cellular)金属材料[3]或多孔(porous)金属材料[4]。泡沫金属材料的制备方法

渗流法制备试样的装置示意图如图1所示,该装置由我课题组设计。

Ξ[收稿日期]

2005-03-02

),男,甘肃天水人,副教授,博士,从事泡沫金属材料和颗粒增强的金属基复合材[作者简介]魏健宁(1973-　

料的制备及阻尼研究。

・2・九江学院学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　2005年第1期

图1　渗流法制备式样装置示意图:1支柱2上支撑板3下底板4油压千斤顶5金属模具盖子6带多孔底板的金属模具7熔融的金属液8颗粒预制块9气体管道10气压表11热电偶12井式电阻炉13坩埚14待熔炼的金属15温控仪4　渗流法工艺制备过程4.1颗粒预处理

4.2成型作

成型体的含义是采用特殊方法对食盐颗粒和石墨颗粒进行处理,使其在浇注前在模具内紧实并且互相联结成一体形成预制块,紧实率约为20%。用成型体工艺,可使泡沫金属材料的孔结

构大大改善,孔保持三维互相连通且表面圆滑,对金属液体的透过阻力小,对于颗粒增强的金属基复合材料可使颗粒分散均匀,同时基体壁的厚度也保持均匀。直接使用松散的食盐颗粒和石墨颗粒进行浇注,会出现基体不连通,基体在颗粒间的厚度不均匀等现象,影响金属液体的透过性能等。

首先对工业用食盐颗粒在较低温度下作较长时间的烘烤,去除其中的结晶水,以避免浇注时食盐颗粒爆裂而产生碎末,从而充塞粒子间空隙阻碍金属液进入。然后对食盐颗粒和石墨颗粒进行粉碎,过筛分目,从而获得不同粒径的颗粒。

图1　渗流法制备式样装置示意图

4.3模具和颗粒的预热

基体金属或合金在井式坩埚电阻炉内熔化精炼,为使金属液顺利渗入,应有一定的过热度,约30℃～50℃的过热度。然后浇入经预热处理的预制块上,迅速加压,压力值需根据具体条件确定,保压一定时间使金属在压力下结晶,金属组织会更致密,同时,加压可克服金属液的表面张力。加压速度要适当,过快可能建立不起压力,过慢则会导致金属液的凝固,致使渗流通道堵塞而不能成型。4.5机械加工与清洗

在井式电阻炉内模具和颗粒的预热是渗流法制备泡沫金属材料和颗粒增强的金属基复合材料的关键环节。预热温度会影响材料的成型能力和模具的寿命。预热温度高,有利于金属液渗透能力的提高,但会降低模具的寿命,并易产生金属液泄露、飞溅现象;预热温度低,则金属液前沿很快凝固,阻塞液流通道,成型能力降低。实验认为,模具和颗粒的预热温度和保温时间对材料的成形能力至关重要。4.4加压渗流铸造

当铸件冷却凝固后即可进行机械加工,由于

魏健宁,杜大明,陈福山:泡沫金属材料的制备技术・3・

铸件是金属和颗粒的复合体,既具有金属的韧性,又有一定的脆性,故机械加工性能很好,可在电火花线切割机上切割成各种规格要求的形状和尺寸。如以石墨颗粒为次级相,则样品已完成;如以工业用食盐颗粒为预制块颗粒,则再进行水浴

脱溶处理,待食盐溶解后,即为泡沫金属材料样品。

5　成型体渗流成形工艺流程

成型体渗流成形工艺流程图如图2所示。

图2　成型体渗流成形工艺流程图6　泡沫金属材料的典型照片

的形貌照片[7],见图3。从图3可以看出,在泡沫工业纯铝样品的截面上孔的分布比较均匀。

采用加压渗流技术制备的典型泡沫工业纯铝图3　泡沫工业纯铝的形貌照片

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・14・九江学院学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　2005年第1期

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ResearchonEndtoEndWAPSecurity

HEShi-hua;YANGLei;QINYong-hua

(ComputerScienceDepartmentofTaixingpartofYangzhouUniversity225400)

ABSTRACT　ThispaperintroducestheWAPsecurityarchitecturebasedonWPKI.Theendtoendsecurityproblembetweenwirelessuserandwebserverisanalyzed.BasedonrealmobiledevicesandrunningWAPgatewaysatthemobileoperator,theproblemofhowtodistinguishservercertificationsanditssolutionarediscussed.

KEYWORDS　WAP,WTLS,WPKI,Certification

(责任编辑　陈平生)

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(责任编辑　陈平生)