泡沫铝的应用及研究进展

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化趋势及反应的起
始温度和结束温度。
或差示扫描热量法
(DSC)测量TiH2的 分解曲线,根据曲线
的吸(放)热峰值的
出现定量的确定TiH2 快速反应的温度区间
(TDS)作出
TiH2的分解图, 从中获得TiH2的 分解速率达到最
大值时的分解温
态 分 析
和极值点。
度。
在实际制备泡沫铝的过程中铝熔体的温度基本上是不变
运动器材-----能量吸收性
过滤材料-----透过性能 发散冷却材料-----稳定且良好的隔热性 催化剂-----高孔隙率使其具有大的表面积 消音材料-----吸能性能 自发汗冷却材料-----多孔骨架、吸能性能 阻燃、防爆材料------流体穿透性、耐火能力
值得一提的是,阿波 罗11号的LM在月球 表面着陆时起落架下 用的就是这种材料, 适应着陆时月面的凸 凹,并以泡沫铝的破 坏来缓和震动
烧结溶解法
电镀法
在具有三维网状结构 的特殊高分子材料的 骨架上,电镀各种金 属,再经焙烧除去内 部高分子材料。
熔体发泡法以其工艺简单、成本低廉、适宜制造大型板、 块材而极具开发潜力。其基本原理主要是将铝或铝合金 熔化,随后加入增粘剂使铝熔体的粘度增加,以防止气 泡从熔体中溢出,然后加入发泡剂,最后经冷却使熔体 中气体滞留在熔体内部。
流体压力缓冲材料-----吸能性能
装修和艺术材料-----表面独特的装饰性、保温、熔点高
泡沫铝的制备方法
以三维网状结构的 聚氨酯泡沫等材料 作模型,使熔融的 金属液进入模型孔 内,然后加热或用 溶剂除去网状材料。
阶和压程剂烧用粉原
段溶坯包,结少和材
。盐、括工的量氯料
四烧混艺添促化为
个结粉过加进钠铝
目前日本的研究进展速度最快,已经将泡沫铝投 入了生产并进入了实际应用阶段: (1)日本已将泡沫铝用来制作国际观光列车空调 发电机的隔音墙并取得了良好的效果。
泡沫铝材料的几大性能
具有透过性能
密度小且耐腐蚀
良好吸音性 抗冲击性好
耐热性好且有保温性 刚性强且有良好的电磁屏蔽性
泡沫铝材料的应用
汽车工业-----轻而硬、吸能性能、隔音、耐热
航空航天业-----各向同性、不燃烧、保持结构完整
造船业-----质轻、阻尼性能好
铁路业-----吸能性能
建筑业-----质轻、防音防震、耐火不燃、具有保温性能


将铝粉或铝合金与一 种发泡剂粉末混合, 将这种混合物压制成 密实的金属基体,然 后对其加热升温。
铸造法
熔体发泡法
喷溅沉积法
采用喷溅技术,把加有 惰性气体的粉末均匀的 喷射到铝合金金属上, 并加热到金属熔点,使 夹在金属基体中的气体 膨胀成孔,待冷却后即 得到具有致密网状的泡 沫铝。
熔体发泡法
粉末冶金法
的,因此采用静态的分析方法测量TiH2的分解率更加贴 近于制备泡沫铝的实际情况。
氢化钛分解反应的动力学研究
氢化钛的反应包括以下三个环节: (1) 在反应物和生成物界面(TiH2-Ti)上发生的结晶化学反应。 (2)气体产物H2穿过生成物Ti层的内扩散。 (3) H2穿过Ti表面边界层的外扩散。
(1)在TiH2分解反应初期,生 成物Ti层也很薄。由于分解反应 析出了H2,因而生成的Ti层也比 较疏松,这时内扩散速度快,反 应处于结晶化学反应控制阶段。
实际上,用这种方法生产的泡沫 铝是当前获得的泡沫铝制品中最 均匀的产品。
Shinko Wire 公司生产的泡沫铝的典型尺寸是 2050× 650× 450mm,密度(包括外表面)为 0.27g/cm3。截面部分的密度为0.18-0.24 g/cm3。孔的平 均大小为2-10mm。水平方向和垂直方向都有明显的密 度梯度,密度最小的地方是中间部分的顶端。这种材料 常常切成所需厚度的板(5-250mm,标准厚度为10mm)。 这种方法可以获得较大范围的孔隙率和尺寸较大的异型 泡沫铝部件。
(2)在TiH2分解反应后期,生 成物Ti层增厚并且变得致密,反 应产生的H2扩散速度变小,内扩 散成为控制环节。
应用分析
T制iH备2泡在沫不金同属温而度言下均的具热有分一解定,的对指于导以意TiH义2,为尤发其泡对剂熔来 体发泡法制备泡沫铝更具有直接的应用价值。采用熔 体发泡法制备泡沫铝时,熔体的搅拌及发泡温度一般 均控制在630-720摄氏度范围内,实验中以此为依据选 取可了以T在iH铝2或的铝分合解金温熔度体。发根泡据过实程验中得通到过的改TiH变2工分艺解条曲件线, 来控制TiH2的分解速度,进而控制泡沫铝的泡孔结构。
国内外研究进展
国外泡沫 铝技术和 产业的发 展
国内泡沫 铝技术的 现状
1、 美国人A.Sonik在1948年获得了有关泡沫铝 的第一个专利。随后Eliot于1956年成功生 产出泡沫铝。
2、上世纪80年代初,国际上兴起泡沫铝材研 制。
3、上世纪90年代起,民用工业尤其是建筑业 已开始组织生产,目前日本、美国、德国、加拿大 等国已经上市供应泡沫铝材。在泡沫铝研究方面较 为著名的国外单位有加拿大的Cymat公司、美国的 Ethly公司、日本的九洲工业研究所等。他们都已 生产出用于多种用途的泡沫铝材料和泡沫铝零件。
铝熔体泡沫化的过程的动力源于TiH2的热分解,TiH2的 分解行为直接关系到熔体中气泡的形成、生长,以及泡
孔直径大小和孔壁厚度等制备泡沫铝的功能和性能参数,
因此在研究泡沫铝之初,首先要进行TiH2分解反应的热 力学和动力学方面的研究。
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热重法(TG):
采用差热分析(Dபைடு நூலகம்A) 采用热脱附谱法

测量TiH2的失重曲 线,进而得到TiH2 分解反应过程的变
泡沫铝的应用及研究进展
泡沫铝的性能及应用 泡沫铝的制备方法 氢化钛的热力学动力学研究 泡沫铝技术的国内外进展
在传统的工程材料中,孔洞常被认为是一种结 构上的缺陷,因为它往往是裂纹形成和扩展的 中心,对材料力学性能产生不良的影响。但是 当材料中的孔洞的数量增加到一定的程度并且 有规律地分布时,就会因为这些孔洞的存在而 具有一些特殊的性能,从而形成一个新的化学 材料门类,这就是所谓的泡沫材料。泡沫金属 的历史不长,在其发展的历程中,研制和开发 大都以轻金属铝为主要对象,这是由于铝及其 合金具有熔点低、铸造性能好等特点。
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