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泡沫镁合金的制备与性能研究

作　者: 徐梦欣
导　师: 王录才
学　校: 太原科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 泡沫金属泡沫镁合金真空渗流石膏型压缩性能散热性能
分类号: TB383.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 162次
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内容摘要

泡沫金属作为一种新型多功能材料,以其特殊的结构与性能特征,在当前高速发展的科技领域倍受关注。对泡沫金属的制备、性能以及应用方面的研究近年来越来越广泛和深入。而泡沫金属从制备到性能研究再到实际应用,仍然存在很多未得以解决的问题。为此,我们针对制备工艺方法与性能进行研究,以使其更快更广泛的得到应用。本文基于以前的研究经验,进一步深入理论分析并经过多次试验,采用盐粒渗流法与石膏型熔模铸造法实现了泡沫镁合金试样的成功制备,并研究分析了泡沫镁合金的压缩性能与散热性能。从而得到如下研究成果:(1)得到盐粒渗流铸造法制备泡沫镁合金的各项工艺方法和参数:1)铸型制备:填料盐粒子(NaCl)采用分层紧实。2)浇注:模具、铸型预热温度为590～610℃,镁合金熔炼温度为760～780℃,浇注温度为720～730℃,真空度为-0.03MPa。3)清理:高压清水冲刷试样。4)NaCl溶液对泡沫镁合金的腐蚀机理分析。成功制备出孔隙率范围在40%-75%的试样,最大的试样为直径75mm,高100mm的圆柱形试样。(2)得到石膏型熔模铸造法制备泡沫镁合金的各项工艺方法和参数:1)石膏型的灌制:采用聚氨酯海绵作为母体材料进行石膏型的制备;石膏浆料配置:固体粉料(石膏粉与硫酸镁粉混合,比例100∶15)、清水。每100g水配以55g固体粉料,配置完成后灌制石膏型。2)焙烧:得到焙烧工艺温度曲线。3)浇注工艺同盐粒渗流法。4)清理:流水冲刷或附加微震。5)浇注过程中燃烧现象分析。成功制备出孔隙率达95%的试样。(3)由静态压缩试验获得泡沫镁合金压缩应力-应变曲线。对材料的压缩变形机制进行分析,判断其为脆性变形。发现孔隙率越高,应力-应变曲线平台越低,及应力越小。压缩变形过程中,应力平台阶段反应出泡沫镁合金材料强大的能力吸收性。(4)测定出泡沫镁合金材料的导热系数,其值极低,相当于阻热材料。经过对泡沫镁合金散热作用原理的分析,制作出各样式以泡沫镁合金为散热体的电脑CPU散热器。并测定其散热性能,通过对比分析提出优化方案。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-24
  1.1 引言  9
  1.2 泡沫金属结构  9-11
  1.3 泡沫金属性能  11-15
    1.3.1 力学性能  11
    1.3.2 能量吸收性能  11-12
    1.3.3 声学性能  12-13
    1.3.4 热物理性能  13-14
    1.3.5 电磁屏蔽性能  14
    1.3.6 渗透性能  14-15
  1.4 泡沫金属应用  15-18
  1.5 泡沫镁合金制备工艺  18-22
    1.5.1 负压渗流法  18
    1.5.2 熔体发泡法  18-19
    1.5.3 熔模铸造法  19
    1.5.4 定向凝固法  19-21
    1.5.5 粉末冶金法  21
    1.5.6 真空发泡法  21
    1.5.7 触融压铸法  21-22
    1.5.8 脉冲电流烧结法  22
  1.6 研究内容的选择  22-24
第二章盐粒渗流法制备泡沫镁合金  24-41
  2.1 制备工艺原理与设备准备  24-28
    2.1.1 工艺原理  24-25
    2.1.2 渗流装置  25-26
    2.1.3 材料准备  26-27
    2.1.4 试验工具及设备  27
    2.1.5 试样制备过程  27-28
  2.2 泡沫镁合金的制备过程  28-33
    2.2.1 铸型的制备  28
    2.2.2 镁的熔炼  28-29
    2.2.3 吸铸泡沫镁合金  29-33
    2.2.4 盐粒的清理  33
  2.3 渗流过程分析  33-36
  2.4 清理过程分析  36-38
    2.4.1 盐粒溶出机理  36-37
    2.4.2 AZ91D 镁合金在NaCl 水溶液中的腐蚀机理  37-38
    2.4.3 清理工艺注意事项  38
  2.5 试样成品结构与分析  38-40
  2.6 本章小结  40-41
第三章石膏型熔模铸造法制备泡沫镁合金  41-50
  3.1 工艺原理和工序  41-42
  3.2 材料准备  42-43
  3.3 预制石膏型的制备  43-46
    3.3.1 聚氨酯海绵的选择及处理  43
    3.3.2 石膏浆料的配制工序  43-44
    3.3.3 灌浆过程  44
    3.3.4 石膏型的干燥和焙烧工序  44-46
  3.4 浇注工序  46
  3.5 清理工序  46-47
  3.6 渗流过程中出现的爆炸现象分析  47-48
  3.7 本章小结  48-50
第四章泡沫镁合金压缩性能研究  50-59
  4.1 静态压缩试验设备  50
  4.2 压缩试样的制备  50-52
  4.3 测试过程和结果  52-54
  4.4 压缩变形机理分析  54-56
  4.5 泡沫镁合金的吸能性  56
  4.6 孔结构因素对压缩性能的影响  56-58
  4.7 本章小结  58-59
第五章泡沫镁合金散热性能研究  59-70
  5.1 泡沫镁导热性能测试  59-63
    5.1.1 测试原理  59-60
    5.1.2 导热相关参数的确定  60-62
    5.1.3 测试实验过程  62-63
    5.1.4 导热系数比较  63
  5.2 泡沫镁散热器  63-69
    5.2.1 泡沫金属强化散热的作用原理  63
    5.2.2 泡沫镁合金散热器的研究进展  63-64
    5.2.3 泡沫镁合金散热器的制作及性能测试过程  64-65
    5.2.4 散热测试结果及分析  65-69
  5.3 散热器整体结构的优化  69
  5.4 本章小结  69-70
第六章结论  70-71
参考文献  71-75
致谢  75-76
攻读学位期间发表的学术论文目录  76-77

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