泡沫铝夹心板芯层泡沫结构的研究
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ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｆａｃｅ ｐｌａｔｅ／ｆｏａｍ ｃｏｒｅ 图２为图１所对应的复合板经发泡后得到的泡沫 铝夹心板的实物照片（发泡温度６２０℃），由此可直观 地对比分析芯层粉末致密度对泡沫结构的影响。
财
斟
２００７年第５期（３８）卷
后续实验中在复合前对ＴｉＨｚ粉末进行的均匀化热处
理使这一问题得到了明显改善，具体均匀化工艺为 ４００℃保温１ｈ。
备单一泡沫铝的工艺，由于夹心板增加了上、下面板， 因此重力因素对熔融状态泡沫体的影响更为明显。实 验结果表明，发泡温度为６２０℃时，发泡时间超过７ｍｉｎ 后，夹心板就会产生严重的泡沫层塌陷、大尺寸连通孔 等缺陷，适宜的发泡时间为４～６ｍｉｎ。
４结 论
（１）轧制复合一粉末冶金发泡工艺可制备出高性 能的泡沫铝夹心板材料，轧制复合过程可使芯层粉末 达到极高的致密度，发泡后得到的夹心板具有良好的 泡沫结构，板／芯形成了理想的冶金结合。
本文主要研究轧制复合一粉末冶金发泡法制备泡 沫铝夹心板的生产工艺特点，探讨主要工艺条件对芯 层泡沫结构的影响，综合分析轧制复合过程与粉末冶 金发泡过程中各工艺参数的联系，确定优化的夹心板 制备工艺参数。本文的研究结果可为工业规模生产高
性能、低成本泡沫铝夹心板材料提供一定的理论和实 验基础。
２试验材料及方法
致密度，为发泡过程创造了有利条件。轧制复合板适
宜的发泡温度为６１５～６２０℃，温度过高会导致芯层出
现大尺寸连通孔。发泡时间对熔融态泡沫体的凝固过
程有显著影响，时间过长会使泡沫层塌陷，发泡温度为
６２０℃时，经４～６ｍｉｎ发泡芯层可形成良好的泡沫结
构。
关键词：泡沫铝夹心板；轧制复合；粉末冶金发泡；致
密度；发泡温度；发泡时间
祖国胤等：泡沫铝夹心板芯层泡沫结构的研究
泡沫铝夹心板芯层泡沫结构的研究’
祖国胤，张敏，姚广春，李红斌
（东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳儿ｏ００４）
摘要：研究了采用轧制复合一粉末冶金发泡法制备
的泡沫铝夹心板的生产工艺，探讨了主要工艺条件对
芯层泡沫结构的影响，得到了优化的工艺参数。研究
结果表明：轧制复合工艺可以使芯层粉末达到很高的
万方数据
８６０
助
能
成了规则的层片状结构。图ｌ（ｂ）为热压工艺对比实
验获得的复合板的芯层形貌（工艺条件为压强
３００ＭＰａ，温度４００℃条件下热压Ｏ．５ｈ），可见热压后芯
层内粉末的致密度明显低于轧制复合板，粉末颗粒间
存在着较大的问隙，且粉末分布的均匀性也不理想。
图１ 不同板／芯结合工艺下芯层粉末的扫描电镜像 Ｆｉｇ １ ＳＥＭ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ｃｏｒｅ ｐｏｗｄｅｒ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｏｎｄｉｎｇ
面板材料为工业纯铝Ｌ３，规格为长１００ｍｍ、宽 ５０ｍｍ、厚１．８５ｍｍ。工业纯铝Ｌ３的主要成分（质量分 数，％）为Ｓｉ≤Ｏ．３０、Ｆｅ≤ｏ．３０、Ｃｕ≤ｏ．１５、…，Ａｌ余量。
具体实验工艺为将Ａ１一ｓｉ—Ｃａ合金粉末与１％（质 量分数）的发泡剂ＴｉＨ。粉末混合，在球磨混料机上进 行６ｈ的混料。铝面板采用钢刷进行表面清理，以获得 具有均匀凹凸状态的复合表面。清理后的上、下面板 四周采用厚度为ｏ．００７ｍｍ的铝箔进行密封包覆，在密 封体后部预留出粉末注入孔，将混合均匀后的混合粉 末注入后进行完全密封，完成夹心结构轧制坯料的准 备。将坯料在Ｄ３００ｍｍ轧机上采用４０％～７０％的压 下率进行轧制复合，轧制速度为ｏ．１ｍ／ｓ。轧制后得到 的可发泡复合板放入７ｋＷ电阻炉中进行发泡，发泡温 度设定为６００～６３０℃，发泡时间为２～１０ｍｉｎ。
Ｃ０ｒｅ
由图２（ａ）可见，采用热压工艺制备的复合板经发 泡后存在较厚的无泡层。
万方数据
祖国胤等：泡沫铝夹心板芯层泡沫结构的研究
同发泡时间下夹心板的实物照片，其它工艺参数为轧 制压下率６５％，发泡温度６２０℃。由图４（ａ）可见，发泡 时间为４ｍｉｎ时，发泡后夹心板的芯层泡沫结构理想， 泡孔多呈椭圆形，相邻孔之间的孔壁厚度适宜，泡沫的 骨架结构稳定，产品具有良好的力学性能。图４（ｂ）为 发泡时间６ｍｉｎ时的情况，可见孔的平均尺寸要大于图 ４（ａ），但泡沫结构依然较为完整，未见连通孔等缺陷， 不过此时孔壁相对而言已经较薄，夹心板的孔隙率较 大，密度较小。同时压缩强度等指标变低。
ｆｅｒｅｎｔ ｆｏａｍｉｎｇ ｔｉｍｅｓ 以上已经提到，在一定的发泡温度下，当体系内的 Ｈ。分压Ｐ与芯层粘度配合情况较好时，发泡过程可 以正常进行。当发泡阶段结束后，由于芯层依然处于 熔融状态，泡沫结构尚不稳定，如果不及时进行冷却凝 固，则易使已形成的泡沫结构因重力等因素而被破坏。 发泡时间为６ｍｉｎ时，由于孔壁较薄，孔系的稳定性较 差，如果继续处在高温状态，由于面板及芯层上部的重
实验采用Ａｌ—Ｓｉ—Ｃａ合金粉末作为芯层泡沫体的主 要原料，合金粉末的主要成分（质量分数，％）为：Ａ１≥ ８２．８８％、Ｓｉｌ２．５、ｃａ２．０～４．０、ＭｇＯ．３、ＦｅＯ．３、Ｚｎｏ．０１。 合金粉末直径ｄ＜０．１５ｍｍ。
选用ＴｉＨｚ粉末作为粉末冶金发泡过程的发泡 剂，ＴｉＨ２颗粒直径ｄ＜２０肛ｍ。
·基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目（２００４３３Ｇ０６０）ｌ辽宁省博士启动基金资助项目（２００６１０１７）
收到初稿日期：２００６—１２－１３
收到修改稿日期：ຫໍສະໝຸດ Baidu００７－０３—１２
通讯作者：祖国胤
作者简介：祖国胤（１９７７一），男．黑龙江齐齐哈尔人，讲师，博士，博士后。师承姚广春教授，研究方向为泡沫夹心复合材料．
Ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｆｏａｍｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ６ １ ５ ｔｏ ６２０℃，ａｎｄ ｏｖｅｒｓｉｚｅ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｐｏｒｅｓ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｗｈｅｎ ｆｏａｍｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａ— ｔｕｒｅ ｗａｓ ｔｏｏ ｈｉｇｈ． Ｆｏａｍｉｎｇ ｔｉｍｅ ｈａｄ ａｌｓｏ ｏｂｖｉｏｕｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｆｏａｍｉｎｇ ｂｏｄｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏａｍｉｎｇ ｌａ”ｒ ｓａｎｋ ｗｈｅｎ ｔｉｍｅ ｗａｓ ｔｏｏ ｌｏｎｇ．Ｔｈｅ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｆｏａｍｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｇｏｔ ｗｈｅｎ ｆｏａｍｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ６２０℃ａｎｄ ｆｏａｍｉｎｇ ｔｉｍｅ ｉｓ ４ ｔｏ ６ｍｉｎ．
（２） 可发泡复合板适宜的发泡温度为６１５～ ６２０℃，温度过高会使芯层出现大尺寸连通孔等缺陷。
（３）发泡温度为６２０℃时，发泡时间４～６ｍｉｎ是 较优化的工艺条件，发泡时间过长会使泡沫层塌陷。
参考文献：
［１］张敏，祖国胤，姚广春，等．［Ｊ］．功能材料．２００６，３７（２），
图４ 不同发泡时间下泡沫铝夹心板的实物照片 Ｆｉｇ ４ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｆｏａｍ ｓａｎｄｗｉｃｈ ａｔ ｄｉｆ．
７—１１．
力作用，加之Ｈ。分压Ｐ的持续作用，芯层下部的泡孔 会出现塌陷，使泡沫结构被破坏。较之粉末冶金法制
［７］高洪吾，刘 宇．刘士魁．等．［Ｊ］．特种铸造及有色合金， ２００６（３）：１３６一１３８． ［８］魏莉，姚广春，张晓明．等．口］．东北大学学报（自然科学
版），２００３·２４（１１）ｌ １０７１’１０７５．
采用数码相机拍摄不同工艺条件下泡沫铝夹心板 的实物照片，反映宏观上不同工艺条件下夹心板的芯 层泡沫结构。在ＳＳＸ一５５０扫描电镜上研究不同工艺条 件下芯层粉末的结合状态。
３试验结果与讨论
３．１粉末致密度对芯层泡沫结构的影响 轧制复合一粉末冶金发泡技术的特点在于通过轧
制复合工艺过程，使面板／芯层形成牢固的初结合，同 时芯层混合粉末在轧制压力的作用下获得极高的致密 度。不同工艺条件下所得到的复合板芯层粉末的致密 度见图１。图１（ａ）为轧制压下率６５％时芯层的轧后状 态（平行于轧制方向）。可见轧制后粉末层达到了很高 的致密度，粉末颗粒密布排列，颗粒间几乎无间隙存 在。在轧制压力的作用下，粉末产生了明显的变形，形
３．２发泡温度对芯层泡沫结构的影响
发泡温度对泡沫铝夹心板芯层泡沫结构的影响主
要表现在ＴｉＨ：分解释放出的Ｈ：在体系中的分压，另
外温度条件对熔融状态下芯层粘度的影响也是不容忽
视的嘲。实验中发现，发泡温度低于６１０℃时芯层无
法完成有效的发泡，而当温度超过６１０℃后，不同发泡
温度下的夹心板芯层结构也存在很大差异。图３是轧
中图分类号： ＴＧｌ４６．２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—９７３１（２００７）０５一０８５９一０３
１引言
泡沫铝夹心板具有泡沫铝材料优异的性能，同时 解决了单一泡沫铝强度较低的缺点，是一种综合性能 优异的新型功能材料，在汽车制造、航空、航天等领域 具有广阔的应用前景［１￣３］。目前，国内外泡沫铝夹心 板的制备主要采用胶粘与粉末冶金发泡法，胶粘工艺 生产的泡沫铝夹心板耐高温与耐腐蚀能力较差，产品 的使用环境具有一定的局限性，而粉末冶金发泡工艺 是近年来研究较深入的泡沫铝夹心板的主要制备方 法［．’５】。传统的粉末冶金发泡工艺中，板／芯的结合主 要依靠热压工艺完成，结合强度较低，芯层粉末致密度 不理想，并且受热压模具尺寸的限制，不能生产大规格 的夹心板材料【６］。鉴于此，本文作者提出采用轧制复 合一粉末冶金发泡技术制备泡沫铝夹心板，通过轧制复 合工艺实现面板与芯层粉末的有效结合，并使芯层粉 末达到比热压工艺更高的致密度，为发泡过程创造有 利条件。对轧制复合板进行发泡使芯层获得良好的泡 沫结构，面板／芯层依靠扩散及相变行为实现理想的冶 金结合，最终得到高性能的泡沫铝夹心板。
。
ａｌ啪ｉｎｕｍ Ｓｔｕ【ｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏａｍｉＩＩｇ ｓｔｒｕｃｔｌⅡ．ｅ ｏｆ ｓａｎｄｗｉｅｈ Ｉａｙｅｒ ｏｆ
ｆｏａｍ ｓａｎｄｗｉｃｈ
ＺＵ Ｇｕ０．ｙｉｎ，ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎ，ＹＡＯ Ｇｕａｎｇ—ｃｈｕｎ，ＬＩ Ｈｏｎｇ－ｂｉｎ
（ＳｃｈｏｏＩ ｏｆ ＭａｔｅｒｉａＩｓ ａｎｄ Ｍｅｔａｎｕｒｇｙ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０００４，Ｃｈｉｎａ）
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｓａｎｄｗｉｃｈ ｌａｙｅｒ，ａｎｄ ｏｐｔｉｍｕｍ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ｆｉｎａｌｌｙ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ
ｔｈｅ ｒｏｎ—ｂｏｎｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃａｎ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｐｏｗｄｅｒ ｔｉｇｈｔｅｒ ａｎｄ ｃａｎ ｇｅｔ ｔｈｅ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ．
２８１－２８３．
［２］Ｓｅｅｌｉｇｅｒ Ｈ ｗ．［Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ． ２００４，６（６）１４４８－４５１． ［３］ Ｈａｎｅ Ａ Ｍ。Ｆｌｅｃｋ Ｎ Ａ，Ａｓｈｂｙ Ｍ Ｆ．［Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｇｉ— ｎｅｅｒｉｎｇ．２０００，２（４）１２１９—２２２。 ［４］高洪吾．刘士魁，赵彦波，等．［Ｊ］．特种铸造及有色合金， ２００５（８）：４５７－４５９． ［５］梁晓军．朱勇刚，陈 锋，等．［Ｊ］．材料科学与工程学报， ２００５，２３（１）１７７—８０． ［６］梁晓军．朱勇刚，陈锋，等．［Ｊ］．江苏冶金，２００４。３２（１）ｔ
制压下率为６０％的复合板在不同发泡温度下得到的
夹心板的实物照片。由图３（ａ）可见，发泡温度为
６１５℃时，发泡后夹心板的芯层泡沫结构较为理想，孔
尺寸相差不大，芯层无明显的破孔及连通孔出现，无泡 层完全消失，且芯层与面板间形成了良好的冶金结合。
图３（ｂ）为发泡温度６２５℃时发泡后的情况，可见此时
芯层泡沫结构显著恶化，体系内出现了大量的大尺寸
连通孔，孔的破壁及塌陷现象十分明显，芯层出现了空
腔等缺陷，这使夹心板的力学性能受到很大影响。
图２ 不同板／芯结合工艺下泡沫铝夹心板的实物照 片
Ｆｉｇ ２ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｆｏａｍ ｓａｎｄｗｉｃｈ ｏｆ ｄｉｆ－ ｆｅｒｅｎｔ ｂｏｎｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｆａｃｅ ｐｌａｔｅ／ｆｏａｍ
Ａｂｓｔｍｃｔ；Ａｕｔｈｏｒ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｆｏａｍ ｓａｎｄｗｉｃｈ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｒｏｌｌ－ｂｏｎｄｉｎｇ／ｐｏｗ。
ｄｅｒ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ｆｏａｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍａｉｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｆｏａｍｉｎｇ
财
斟
２００７年第５期（３８）卷
后续实验中在复合前对ＴｉＨｚ粉末进行的均匀化热处
理使这一问题得到了明显改善，具体均匀化工艺为 ４００℃保温１ｈ。
备单一泡沫铝的工艺，由于夹心板增加了上、下面板， 因此重力因素对熔融状态泡沫体的影响更为明显。实 验结果表明，发泡温度为６２０℃时，发泡时间超过７ｍｉｎ 后，夹心板就会产生严重的泡沫层塌陷、大尺寸连通孔 等缺陷，适宜的发泡时间为４～６ｍｉｎ。
４结 论
（１）轧制复合一粉末冶金发泡工艺可制备出高性 能的泡沫铝夹心板材料，轧制复合过程可使芯层粉末 达到极高的致密度，发泡后得到的夹心板具有良好的 泡沫结构，板／芯形成了理想的冶金结合。
本文主要研究轧制复合一粉末冶金发泡法制备泡 沫铝夹心板的生产工艺特点，探讨主要工艺条件对芯 层泡沫结构的影响，综合分析轧制复合过程与粉末冶 金发泡过程中各工艺参数的联系，确定优化的夹心板 制备工艺参数。本文的研究结果可为工业规模生产高
性能、低成本泡沫铝夹心板材料提供一定的理论和实 验基础。
２试验材料及方法
致密度，为发泡过程创造了有利条件。轧制复合板适
宜的发泡温度为６１５～６２０℃，温度过高会导致芯层出
现大尺寸连通孔。发泡时间对熔融态泡沫体的凝固过
程有显著影响，时间过长会使泡沫层塌陷，发泡温度为
６２０℃时，经４～６ｍｉｎ发泡芯层可形成良好的泡沫结
构。
关键词：泡沫铝夹心板；轧制复合；粉末冶金发泡；致
密度；发泡温度；发泡时间
祖国胤等：泡沫铝夹心板芯层泡沫结构的研究
泡沫铝夹心板芯层泡沫结构的研究’
祖国胤，张敏，姚广春，李红斌
（东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳儿ｏ００４）
摘要：研究了采用轧制复合一粉末冶金发泡法制备
的泡沫铝夹心板的生产工艺，探讨了主要工艺条件对
芯层泡沫结构的影响，得到了优化的工艺参数。研究
结果表明：轧制复合工艺可以使芯层粉末达到很高的
万方数据
８６０
助
能
成了规则的层片状结构。图ｌ（ｂ）为热压工艺对比实
验获得的复合板的芯层形貌（工艺条件为压强
３００ＭＰａ，温度４００℃条件下热压Ｏ．５ｈ），可见热压后芯
层内粉末的致密度明显低于轧制复合板，粉末颗粒间
存在着较大的问隙，且粉末分布的均匀性也不理想。
图１ 不同板／芯结合工艺下芯层粉末的扫描电镜像 Ｆｉｇ １ ＳＥＭ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ｃｏｒｅ ｐｏｗｄｅｒ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｏｎｄｉｎｇ
面板材料为工业纯铝Ｌ３，规格为长１００ｍｍ、宽 ５０ｍｍ、厚１．８５ｍｍ。工业纯铝Ｌ３的主要成分（质量分 数，％）为Ｓｉ≤Ｏ．３０、Ｆｅ≤ｏ．３０、Ｃｕ≤ｏ．１５、…，Ａｌ余量。
具体实验工艺为将Ａ１一ｓｉ—Ｃａ合金粉末与１％（质 量分数）的发泡剂ＴｉＨ。粉末混合，在球磨混料机上进 行６ｈ的混料。铝面板采用钢刷进行表面清理，以获得 具有均匀凹凸状态的复合表面。清理后的上、下面板 四周采用厚度为ｏ．００７ｍｍ的铝箔进行密封包覆，在密 封体后部预留出粉末注入孔，将混合均匀后的混合粉 末注入后进行完全密封，完成夹心结构轧制坯料的准 备。将坯料在Ｄ３００ｍｍ轧机上采用４０％～７０％的压 下率进行轧制复合，轧制速度为ｏ．１ｍ／ｓ。轧制后得到 的可发泡复合板放入７ｋＷ电阻炉中进行发泡，发泡温 度设定为６００～６３０℃，发泡时间为２～１０ｍｉｎ。
Ｃ０ｒｅ
由图２（ａ）可见，采用热压工艺制备的复合板经发 泡后存在较厚的无泡层。
万方数据
祖国胤等：泡沫铝夹心板芯层泡沫结构的研究
同发泡时间下夹心板的实物照片，其它工艺参数为轧 制压下率６５％，发泡温度６２０℃。由图４（ａ）可见，发泡 时间为４ｍｉｎ时，发泡后夹心板的芯层泡沫结构理想， 泡孔多呈椭圆形，相邻孔之间的孔壁厚度适宜，泡沫的 骨架结构稳定，产品具有良好的力学性能。图４（ｂ）为 发泡时间６ｍｉｎ时的情况，可见孔的平均尺寸要大于图 ４（ａ），但泡沫结构依然较为完整，未见连通孔等缺陷， 不过此时孔壁相对而言已经较薄，夹心板的孔隙率较 大，密度较小。同时压缩强度等指标变低。
ｆｅｒｅｎｔ ｆｏａｍｉｎｇ ｔｉｍｅｓ 以上已经提到，在一定的发泡温度下，当体系内的 Ｈ。分压Ｐ与芯层粘度配合情况较好时，发泡过程可 以正常进行。当发泡阶段结束后，由于芯层依然处于 熔融状态，泡沫结构尚不稳定，如果不及时进行冷却凝 固，则易使已形成的泡沫结构因重力等因素而被破坏。 发泡时间为６ｍｉｎ时，由于孔壁较薄，孔系的稳定性较 差，如果继续处在高温状态，由于面板及芯层上部的重
实验采用Ａｌ—Ｓｉ—Ｃａ合金粉末作为芯层泡沫体的主 要原料，合金粉末的主要成分（质量分数，％）为：Ａ１≥ ８２．８８％、Ｓｉｌ２．５、ｃａ２．０～４．０、ＭｇＯ．３、ＦｅＯ．３、Ｚｎｏ．０１。 合金粉末直径ｄ＜０．１５ｍｍ。
选用ＴｉＨｚ粉末作为粉末冶金发泡过程的发泡 剂，ＴｉＨ２颗粒直径ｄ＜２０肛ｍ。
·基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目（２００４３３Ｇ０６０）ｌ辽宁省博士启动基金资助项目（２００６１０１７）
收到初稿日期：２００６—１２－１３
收到修改稿日期：ຫໍສະໝຸດ Baidu００７－０３—１２
通讯作者：祖国胤
作者简介：祖国胤（１９７７一），男．黑龙江齐齐哈尔人，讲师，博士，博士后。师承姚广春教授，研究方向为泡沫夹心复合材料．
Ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｆｏａｍｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ６ １ ５ ｔｏ ６２０℃，ａｎｄ ｏｖｅｒｓｉｚｅ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｐｏｒｅｓ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｗｈｅｎ ｆｏａｍｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａ— ｔｕｒｅ ｗａｓ ｔｏｏ ｈｉｇｈ． Ｆｏａｍｉｎｇ ｔｉｍｅ ｈａｄ ａｌｓｏ ｏｂｖｉｏｕｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｆｏａｍｉｎｇ ｂｏｄｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏａｍｉｎｇ ｌａ”ｒ ｓａｎｋ ｗｈｅｎ ｔｉｍｅ ｗａｓ ｔｏｏ ｌｏｎｇ．Ｔｈｅ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｆｏａｍｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｇｏｔ ｗｈｅｎ ｆｏａｍｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ６２０℃ａｎｄ ｆｏａｍｉｎｇ ｔｉｍｅ ｉｓ ４ ｔｏ ６ｍｉｎ．
（２） 可发泡复合板适宜的发泡温度为６１５～ ６２０℃，温度过高会使芯层出现大尺寸连通孔等缺陷。
（３）发泡温度为６２０℃时，发泡时间４～６ｍｉｎ是 较优化的工艺条件，发泡时间过长会使泡沫层塌陷。
参考文献：
［１］张敏，祖国胤，姚广春，等．［Ｊ］．功能材料．２００６，３７（２），
图４ 不同发泡时间下泡沫铝夹心板的实物照片 Ｆｉｇ ４ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｆｏａｍ ｓａｎｄｗｉｃｈ ａｔ ｄｉｆ．
７—１１．
力作用，加之Ｈ。分压Ｐ的持续作用，芯层下部的泡孔 会出现塌陷，使泡沫结构被破坏。较之粉末冶金法制
［７］高洪吾，刘 宇．刘士魁．等．［Ｊ］．特种铸造及有色合金， ２００６（３）：１３６一１３８． ［８］魏莉，姚广春，张晓明．等．口］．东北大学学报（自然科学
版），２００３·２４（１１）ｌ １０７１’１０７５．
采用数码相机拍摄不同工艺条件下泡沫铝夹心板 的实物照片，反映宏观上不同工艺条件下夹心板的芯 层泡沫结构。在ＳＳＸ一５５０扫描电镜上研究不同工艺条 件下芯层粉末的结合状态。
３试验结果与讨论
３．１粉末致密度对芯层泡沫结构的影响 轧制复合一粉末冶金发泡技术的特点在于通过轧
制复合工艺过程，使面板／芯层形成牢固的初结合，同 时芯层混合粉末在轧制压力的作用下获得极高的致密 度。不同工艺条件下所得到的复合板芯层粉末的致密 度见图１。图１（ａ）为轧制压下率６５％时芯层的轧后状 态（平行于轧制方向）。可见轧制后粉末层达到了很高 的致密度，粉末颗粒密布排列，颗粒间几乎无间隙存 在。在轧制压力的作用下，粉末产生了明显的变形，形
３．２发泡温度对芯层泡沫结构的影响
发泡温度对泡沫铝夹心板芯层泡沫结构的影响主
要表现在ＴｉＨ：分解释放出的Ｈ：在体系中的分压，另
外温度条件对熔融状态下芯层粘度的影响也是不容忽
视的嘲。实验中发现，发泡温度低于６１０℃时芯层无
法完成有效的发泡，而当温度超过６１０℃后，不同发泡
温度下的夹心板芯层结构也存在很大差异。图３是轧
中图分类号： ＴＧｌ４６．２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—９７３１（２００７）０５一０８５９一０３
１引言
泡沫铝夹心板具有泡沫铝材料优异的性能，同时 解决了单一泡沫铝强度较低的缺点，是一种综合性能 优异的新型功能材料，在汽车制造、航空、航天等领域 具有广阔的应用前景［１￣３］。目前，国内外泡沫铝夹心 板的制备主要采用胶粘与粉末冶金发泡法，胶粘工艺 生产的泡沫铝夹心板耐高温与耐腐蚀能力较差，产品 的使用环境具有一定的局限性，而粉末冶金发泡工艺 是近年来研究较深入的泡沫铝夹心板的主要制备方 法［．’５】。传统的粉末冶金发泡工艺中，板／芯的结合主 要依靠热压工艺完成，结合强度较低，芯层粉末致密度 不理想，并且受热压模具尺寸的限制，不能生产大规格 的夹心板材料【６］。鉴于此，本文作者提出采用轧制复 合一粉末冶金发泡技术制备泡沫铝夹心板，通过轧制复 合工艺实现面板与芯层粉末的有效结合，并使芯层粉 末达到比热压工艺更高的致密度，为发泡过程创造有 利条件。对轧制复合板进行发泡使芯层获得良好的泡 沫结构，面板／芯层依靠扩散及相变行为实现理想的冶 金结合，最终得到高性能的泡沫铝夹心板。
。
ａｌ啪ｉｎｕｍ Ｓｔｕ【ｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏａｍｉＩＩｇ ｓｔｒｕｃｔｌⅡ．ｅ ｏｆ ｓａｎｄｗｉｅｈ Ｉａｙｅｒ ｏｆ
ｆｏａｍ ｓａｎｄｗｉｃｈ
ＺＵ Ｇｕ０．ｙｉｎ，ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎ，ＹＡＯ Ｇｕａｎｇ—ｃｈｕｎ，ＬＩ Ｈｏｎｇ－ｂｉｎ
（ＳｃｈｏｏＩ ｏｆ ＭａｔｅｒｉａＩｓ ａｎｄ Ｍｅｔａｎｕｒｇｙ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０００４，Ｃｈｉｎａ）
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｓａｎｄｗｉｃｈ ｌａｙｅｒ，ａｎｄ ｏｐｔｉｍｕｍ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ｆｉｎａｌｌｙ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ
ｔｈｅ ｒｏｎ—ｂｏｎｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃａｎ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｐｏｗｄｅｒ ｔｉｇｈｔｅｒ ａｎｄ ｃａｎ ｇｅｔ ｔｈｅ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ．
２８１－２８３．
［２］Ｓｅｅｌｉｇｅｒ Ｈ ｗ．［Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ． ２００４，６（６）１４４８－４５１． ［３］ Ｈａｎｅ Ａ Ｍ。Ｆｌｅｃｋ Ｎ Ａ，Ａｓｈｂｙ Ｍ Ｆ．［Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｇｉ— ｎｅｅｒｉｎｇ．２０００，２（４）１２１９—２２２。 ［４］高洪吾．刘士魁，赵彦波，等．［Ｊ］．特种铸造及有色合金， ２００５（８）：４５７－４５９． ［５］梁晓军．朱勇刚，陈 锋，等．［Ｊ］．材料科学与工程学报， ２００５，２３（１）１７７—８０． ［６］梁晓军．朱勇刚，陈锋，等．［Ｊ］．江苏冶金，２００４。３２（１）ｔ
制压下率为６０％的复合板在不同发泡温度下得到的
夹心板的实物照片。由图３（ａ）可见，发泡温度为
６１５℃时，发泡后夹心板的芯层泡沫结构较为理想，孔
尺寸相差不大，芯层无明显的破孔及连通孔出现，无泡 层完全消失，且芯层与面板间形成了良好的冶金结合。
图３（ｂ）为发泡温度６２５℃时发泡后的情况，可见此时
芯层泡沫结构显著恶化，体系内出现了大量的大尺寸
连通孔，孔的破壁及塌陷现象十分明显，芯层出现了空
腔等缺陷，这使夹心板的力学性能受到很大影响。
图２ 不同板／芯结合工艺下泡沫铝夹心板的实物照 片
Ｆｉｇ ２ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｆｏａｍ ｓａｎｄｗｉｃｈ ｏｆ ｄｉｆ－ ｆｅｒｅｎｔ ｂｏｎｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｆａｃｅ ｐｌａｔｅ／ｆｏａｍ
Ａｂｓｔｍｃｔ；Ａｕｔｈｏｒ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｆｏａｍ ｓａｎｄｗｉｃｈ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｒｏｌｌ－ｂｏｎｄｉｎｇ／ｐｏｗ。
ｄｅｒ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ｆｏａｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍａｉｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｆｏａｍｉｎｇ