发泡剂及工艺参数对泡沫钢孔隙率的影响

论文摘要

多孔材料是当前材料科学中发展较为迅速的一种新型材料。目前，国内外学者对多孔泡沫金属材料的研究与应用仅涉及铝、镁等低熔点有色金属，而针对熔体发泡铸造法制备高熔点多孔泡沫钢的研究尚未见正式报道。论文首先对发泡剂的种类进行了精选，通过对碳酸盐（MgCO3、BaCO3、SrCO3）和氮化物（Mn4N、Cr2N）的实验研究，结果表明：氮化铬的发泡性较好。重点考查了发泡剂氮化铬的加入量、目数、钢液的浇注温度、钢液的含碳量四种工艺参数对发泡效果的影响，同时从微观机制上对气泡的形成进行了初步的理论分析。论文结合热力学和热重分析测试，通过氮化铬分解反应的动力学分析和实验探索，选择发泡剂为：氮化铬。研究了工艺参数对发泡效果的影响，研究表明：（1）发泡剂加入量对孔隙率的影响规律：目数为80目和140目时，随着发泡剂加入量的增多，试样的密度下降，孔隙率增大；（2）发泡剂目数对孔隙率的影响规律：当发泡剂加入量为0.4％和0.8％时，试样的密度随着发泡剂目数的增大呈上升趋势，而孔隙率呈下降趋势：（3）含碳量对孔隙率的影响规律：当发泡剂的加入量为1.2％、1.6％时，发泡剂目数为80目和140目对应试样的密度随着钢液含碳量的增大而下降，孔隙率增大，而当发泡剂的加入量为0.4％和0.8％时，发泡剂目数为80目和140目对应试样的密度随着钢液含碳量的增大先减小后增大，而孔隙率呈先升高后降低的趋势；（4）．浇注温度对孔隙率的影响规律：随着浇注温度的升高，试样的密度先减小后增大，试样的孔隙率先升高后降低，较为合适的浇铸温度为：1400℃。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 泡沫金属材料的发展
• 1.2 泡沫金属材料的性能
• 1.2.1 泡沫金属的力学性能
• 1.2.2 泡沫金属的电学性能
• 1.3.3 泡沫金属的热性能
• 1.2.4 泡沫金属的声学性能
• 1.3 泡沫金属材料的应用
• 1.4 泡沫金属的制备方法
• 1.4.1 固态烧结法
• 1.4.2 熔体凝固法
• 1.4.3 金属沉积法
• 1.5 泡沫金属的结构特征
• 1.6 课题的研究意义及主要研究内容
• 1.6.1 课题的提出及其研究意义
• 1.6.2 课题的主要研究内容
• 第二章 熔体发泡过程中气泡的形成
• 2.1 泡沫的定义及分类
• 2.2 泡沫的稳定性
• 2.3 气泡的形成过程和演化
• 2.4 气泡的上浮
• 2.4.1 气泡的上浮
• 2.4.2 单个气泡的运动速度
• 2.5 气泡的热力学分析
• 2.5.1 气泡的均质形核
• 2.5.2 气泡的非均质形核
• 2.6 发泡的动力学分析
• 2.7 小结
• 第三章 发泡剂分解热力学计算及发泡剂选择
• 3.1 发泡剂热分解反应的研究
• 3.1.1 碳酸盐分解反应的热力学计算
• 3.1.2 氮化物分解反应的热力学计算
• 3.2 发泡剂的选择
• 3.2.1 碳酸盐的试验研究
• 3.2.2 氮化物的试验研究
• 3.3 发泡剂氮化物的分解动力学
• 3.4 小结
• 第四章 浇注方式和冷却条件对发泡剂分解的影响
• 4.1 浇注方式对孔隙率的试验
• 4.2 不同的冷却方式对孔隙率的试验
• 4.3 小结
• 第五章 搅拌条件下工艺参数对孔隙率的影响
• 5.1 试验设备材料及所需仪器
• 5.2 试验的技术路线
• 5.3 试验步骤
• 5.4 试验结果及讨论
• 5.4.1 发泡剂的加入量对孔隙率的影响
• 5.4.2 发泡剂的目数对孔隙率的影响
• 5.4.3 含碳量对孔隙率的影响
• 5.4.4 浇注温度对孔隙率的影响
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 存在的问题及工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录