多孔泡沫金屬的成型加工微觀分析圖像顯微鏡
材料在固相線溫度下的行為
固相線溫度附近的材料行為對(duì)不同泡沫金屬的成型是很重要的
。
除合金成分外，生產(chǎn)工藝也會(huì)影響材料的行為。用粉末致密化
發(fā)泡技術(shù)生產(chǎn)的材料有表皮層，它會(huì)因阻礙爐膛內(nèi)熱氣體進(jìn)入泡沫
而阻礙熱量的傳輸。由熔體生產(chǎn)的材料表面大多為開(kāi)孔，且由于表
面積大，熱量進(jìn)入材料的速度加快，可較快地達(dá)到高溫成型所需的
溫度。
另一個(gè)重要的因素是發(fā)泡劑。達(dá)到固相線溫度以前，金屬泡沫
的孔結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)永久性的變化，但在達(dá)到固相線溫度時(shí)
因此，高溫成型應(yīng)在泡沫鋁的固相線溫度以下進(jìn)行，以避免可
能的孔合并而導(dǎo)致的構(gòu)件強(qiáng)度降低。
高溫下多孔泡沫金屬的成型
溫度是成型過(guò)程中的重要影響因素。對(duì)Till。發(fā)泡的泡沫鋁結(jié)
構(gòu)件進(jìn)行成型加工，加工溫度必須保持在固相線溫度以下，以免破
壞孔結(jié)構(gòu)。成型加工過(guò)程的主要因素是成型力，在臨界溫度以上加
工，成型過(guò)程難以控制，即使很小的成型力也會(huì)對(duì)多孔結(jié)構(gòu)造成破
壞。因此，溫度的控制相當(dāng)重要，一方面，必須提高溫度以減小屈
服應(yīng)力，這有利于成型加工，但另一方面又不能超過(guò)固相線溫度。
通過(guò)氣體注入法生產(chǎn)的泡沫，通常都使用了顆粒穩(wěn)定劑，在固
相線溫度以上表現(xiàn)出了不同的行為。顆粒如SiC的存在，提高了泡
沫的黏性，即使在上述溫
度范圍內(nèi)也可保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定(即顆粒有穩(wěn)定鋁基體和多孔結(jié)構(gòu)的
作用)。在固相線溫度以上，材料開(kāi)始熔化成半固態(tài)，此時(shí)溫度的
作用非常明顯，屈服變形力進(jìn)一步減小。固相線溫度主要取決于泡
沫合金本身。除溫度外，成型時(shí)間也是一個(gè)重要因素，因?yàn)槌尚瓦^(guò)
程和擴(kuò)散過(guò)程與時(shí)間有關(guān)。成型過(guò)程持續(xù)越久，最終的彎曲角也越
大。此外，在成型速度較低時(shí)，可降低成型偏差，具有良好的可再
現(xiàn)性。
泡沫鋁高溫成型的圖例。泡沫試樣含約15％(wt)SiC顆粒，用氣
體注入法制備獲得。在成型力不變的條件下，將泡沫分別加熱到固
相線以上5℃、10℃和15℃進(jìn)行彎曲，此時(shí)的成型力是彎曲部分的
重力。如圖所見(jiàn)，材料可在孔結(jié)構(gòu)不坍塌的情況下成型，并獲得了
相當(dāng)大的彎曲角。
非原位氣體發(fā)泡泡沫的成型溫度范圍較寬，工藝的適應(yīng)性較廣
。與Till。發(fā)泡材料相比，這種材料很適合于用高溫成型的工藝方
法制備，而Till：發(fā)泡材料的成型工藝受到的制約較多。
