镁基泡沫材料的内生气源发泡制备与多相凝固机制

本项目对内生气源发泡制备镁基泡沫材料及其制备过程中的气泡稳定机制和气-液-固多相体系凝固机理进行研究。主要研究镁熔体的流变性质以及外源固相颗粒与镁熔体之间的界面行为和对熔体流变性质的影响，发泡剂的分解行为和气泡形核生长的演变及固相颗粒对气泡形成的影响，镁熔体泡沫中气-液-固相的空间分布状态及凝固过程中的泡沫组织演变，镁熔体的合金化阻燃机理以及流动对熔体表面氧化膜的影响，镁基泡沫材料的组织特征和泡孔结构参数对其强度、塑性、阻尼性能和电磁屏蔽性能的影响。通过研究获得凝固过程中泡沫组织的演变规律，探明气泡形核、长大规律和固相颗粒对泡沫结构稳定性的影响，揭示气-液-固相镁合金熔体的凝固机制，为内生气源熔体发泡法制备结构均匀、密度可控的镁基泡沫材料提供理论依据。

针对内生气源发泡镁基泡沫材料的制备和多相体系凝固机理，主要研究了镁熔体中发泡剂的分解行为和气泡形核生长的演变及固相颗粒对气泡形成的影响，镁熔体的流变性质以及外源固相颗粒与镁熔体之间的界面行为和对熔体流变性质的影响，镁熔体泡沫中气-液-固相的空间分布状态及凝固过程中的泡沫组织演变，镁熔体的合金化阻燃机理以及流动对熔体表面氧化膜的影响，泡沫镁的组织特征和泡孔结构参数对其强度、塑性、阻尼性能和电磁屏蔽性能的影响。研究取得了以下主要结果：.（1）通过系统研究TiH2、CaCO3和MgCO3等发泡剂的分解行为和表面改性，提出了发泡剂的设计原则，研制了适用于制备泡沫镁的发泡剂；.（2）研究了内生固相的形成和外源固相颗粒的分布对气泡形成的影响，获得了镁熔体与外源SiC颗粒间的润湿行为和界面反应规律，确定了固相颗粒对镁合金熔体流变性质的影响规律与镁基泡沫的稳定机制；.（3）研究了Ca和富Ce稀土元素对镁合金的阻燃效果、镁合金表面氧化膜组分、物相及其形成方式的影响和镁熔体的合金化阻燃机理，以及流动对熔体表面氧化膜的影响规律、合金成分和相组成与凝固态泡沫结构的关系，确定了制备泡沫镁的发泡阻燃镁合金；.（4）揭示了气-液-固多相体系的凝固机理及凝固过程中泡沫组织的变化规律、气泡形核和长大规律，明确了固相颗粒对泡沫结构稳定性的影响；.（5）获得了泡沫镁中气泡分布、孔径变化以及固相颗粒分布规律，熔体流动对气-液-固相的空间分布状态的影响规律，优化和确定了泡沫镁制备工艺参数；.（6）研发出具有自主知识产权的内生气源熔体发泡法制备镁基泡沫材料新技术，制备成功密度可控、结构均匀、尺寸稳定并具有优异比强度、阻尼性能和电磁屏蔽性能的大体积泡沫镁。获得了静态、动态压缩性能，拉伸性能，阻尼性能和电磁屏蔽性能间与泡沫镁组织特征参数的关系。.申请并获批发明专利2项。发表论文18篇，期刊论文6篇，国内外会议报告12次，其中SCI收录3篇，EI收录6篇，ISTP收录3篇，国际特邀报告3次，国内特邀报告2次。另有3篇论文已投稿待发表。培养青年人才2名，研究生6名。