基于高氣孔率的“蓮藕型”多孔隙鋁的制造
刊名:金屬(日)
刊期:2014年第3期
作者:井手拓哉等
編譯:張英才
鋁的塑性加工性能和耐腐蝕性能比鎂合金高,但密度較高,因此希望有與鎂質(zhì)量相當(dāng)?shù)亩嗫卒X出現(xiàn)。但以往的多孔鋁具有等軸氣孔,在承受負(fù)荷時由于應(yīng)力集中而變脆弱。與此相反,“蓮藕型”多孔金屬在氣孔的成長方向不會產(chǎn)生應(yīng)力集中,比上述多孔金屬具有較高的強(qiáng)度,高氣孔率“蓮藕型”鋁是一種有希望的輕量化結(jié)構(gòu)材料。
“蓮藕型”多孔鋁的制造一般采用加壓氫氣氣氛下的連續(xù)鑄造法,氣氛中含有0.25MPa的氫氣和0.25MPa的氬氣。所得到的“蓮藕型”多孔鋁的氣孔率與連續(xù)鑄造的凝固速度有關(guān),隨著凝固速度提高,氣孔的尺寸與氣孔率都會減小。氣孔率與氫氣的分壓以及氬氣的熔融溫度有關(guān),氣孔率隨氫氣的分壓和氬氣的熔融溫度提高而增大,但隨著溫度梯度的增加而減小。
氫氣在鋁中的溶解度低是制造高氣孔率鋁的最大困難,若把凝固速度大幅度降低,使固液相界面的液相一側(cè)氫氣濃度提高,可能長距離擴(kuò)散并被氣孔吸收,促進(jìn)氣孔的成長,從而可以制造出具有高氣孔率的“蓮藕型”鋁材料。