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镁基泡沫材料的制备基础研究

作　者: 刘鹏
导　师: 罗洪杰
学　校: 东北大学
专　业: 冶金工程
关键词: 泡沫镁 阻燃镁合金 镁基复合材料 熔体直接发泡 热物理性质
分类号: TB333
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


泡沫金属是由金属相和气孔组成的复合材料,它把连续相金属的特点和分散相气孔的特性有机地结合在一起,泡沫金属材料可应用于航天航空、交通运输、建筑机械、冶金化工、电子通讯等多个领域。随着泡沫金属材料的研发的不断深入,泡沫镁作为一种新型泡沫金属材料也引起了研究者浓厚的兴趣。本文采用合金化阻燃方法制备了阻燃镁合金,研究了镁合金/SiC复合材料和镁合金/A1203复合材料的界面复合机理,测试了镁合金和镁合金/SiC复合材料的热物理性质,分析了添加碳化硅颗粒对镁熔体流变性质的影响以及搅拌方式对泡沫镁制备的影响,主要研究结果如下：(1)镁合金表面氧化膜结构和物相分析表明：镁合金熔体在高温下形成了连续致密的氧化膜,氧化膜外层由MgO和CaO组成,次外层(内层)由Al2Ca组成。(2)镁合金粘度随温度的降低而升高,温度降到640℃和540℃时,粘度发生两次突变；镁合金/SiC复合材料的粘度随温度的降低而升高,但相比于基体镁合金而言粘度大幅度降低；另外,随着SiC颗粒含量的增加,镁基复合材料的粘度增加。(3)镁合金和镁合金/SiC复合材料的密度随着温度的降低而增加；添加SiC颗粒后,镁合金熔体的密度呈现增大趋势;镁合金和镁合金/SiC复合材料的表面张力随着温度的降低而增加；添加SiC颗粒后,镁合金熔体的表面张力增加。(4)碳化硅颗粒经高温氧化处理后,能在其表面形成约1μm的二氧化硅薄膜。处理后的碳化硅在镁合金基体中分布较为均匀,无聚集和脱落现象。(5)搅拌对镁基复合物熔体的流变性质影响较小,但对泡沫镁材料制备有较大影响。搅拌桨插入深度、搅拌桨桨径不但影响添加剂的分散性,而且直接决定泡沫体的膨胀高度。在一定桨径条件下,随着搅拌时间的增加泡沫体的密度逐渐降低,孔隙率逐渐升高。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第1章 绪论  11-22
  引言  11
  1.1 镁基泡沫材料的性能及应用领域  11-13
    1.1.1 镁基泡沫材料的性能  11-12
    1.1.2 镁基泡沫材料的应用领域  12-13
  1.2 镁基泡沫材料的国内外研究现状及制备方法  13-19
    1.2.1 镁基泡沫材料的国内外研究现状  13-15
    1.2.2 镁基泡沫材料的主要制备方法  15-19
  1.3 泡沫镁研究过程中存在的问题  19
  1.4 选题意义和研究内容  19-22
    1.4.1 选题意义  19-20
    1.4.2 研究内容  20-22
第2章 实验原理与原料准备  22-33
  2.1 实验原料与设备  22-23
    2.1.1 镁合金及复合材料制备实验原料和设备  22-23
    2.1.2 SiC颗粒预处理实验原料和设备  23
    2.1.3 Al_2O_3粒度筛分及设备  23
  2.2 SiC颗粒表面的预处理方法  23-25
  2.3 镁基复合材料检测分析方法  25
    2.3.1 试样制备  25
    2.3.2 SEM(Scanning Electron Microscope)分析  25
    2.3.3 XRD(X-Ray Diffraction)分析  25
  2.4 粘度测试方法及原理  25-27
    2.4.1 粘度的测试方法  25-26
    2.4.2 实验原理  26-27
  2.5 表面张力和密度同步检测方法及原理  27-30
    2.5.1 实验方法  27-28
    2.5.2 实验原理  28-30
  2.6 阿基米德法测量密度方法和原理  30-33
    2.6.1 实验方法  30-31
    2.6.2 实验原理  31-33
第3章 镁合金熔体的动态阻燃机理研究  33-40
  3.1 实验材料及方法  33-34
  3.2 镁合金表面膜分析  34-37
    3.2.1 镁合金表面氧化膜结构  34-36
    3.2.2 镁合金氧化膜成分分析  36-37
  3.3 镁合金的动态阻燃机理分析  37-38
  3.4 本章小结  38-40
第4章 镁合金熔体的热物理性质研究  40-51
  4.1 实验材料及实验方法  40-41
    4.1.1 镁基复合材料的制备  40-41
    4.1.2 SiC颗粒分布检测  41
  4.2 镁合金熔体粘度的测量及结果  41-49
    4.2.1 镁合金的粘度测量结果与分析  41-42
    4.2.2 镁合金/SiC复合材料的粘度测量结果与分析  42-45
    4.2.3 镁合金及Mg/SiC复合材料的密度的测量结果及分析  45-48
    4.2.4 镁合金及Mg/SiC复合材料的表而张力测量结果及分析  48-49
  4.3 本章小结  49-51
第5章 镁基复合材料的制备研究  51-64
  5.1 碳化硅氧化处理研究  51-55
    5.1.1 SiC颗粒预处理  51-55
  5.2 镁合金/SiC复合材料制备研究  55-58
    5.2.1 氧化处理后碳化硅在复合材料中的分布  55-56
    5.2.2 碳化硅氧化处理前后的镁基复合材料形貌特征  56-57
    5.2.3 镁合金/SiC复合机理分析  57-58
  5.3 镁合金/Al_2O_3复合材料制备研究  58-63
    5.3.1 镁合金/Al_2O_3复合材料的制备步骤  58
    5.3.2 Al_2O_3在复合材料中的分布  58-62
    5.3.3 镁合金/Al_2O_3复合机理  62-63
  5.4 本章小结  63-64
第6章 搅拌行为对镁熔体流变性质和泡沫镁制备的影响研究  64-73
  6.1 碳化硅颗粒对镁熔体流变性质的影响试验  64-65
    6.1.1 实验方法  64
    6.1.2 实验结果与分析  64-65
  6.2 搅拌对镁合金熔体内固-液-气相分布状态的影响  65-71
    6.2.1 实验设备  65-66
    6.2.2 工艺过程  66-67
    6.2.3 搅拌桨插入深度实验  67-68
    6.2.4 搅拌桨大小实验  68-70
    6.2.5 搅拌时间实验  70-71
  6.3 本章小结  71-73
第7章 结论  73-74
参考文献  74-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 金属－非金属复合材料
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