高强韧泡沫铝的连铸-二次泡沫化连续制备基础研究

泡沫铝由于其独特的孔结构及组合性能，在超轻结构-功能应用上受到国内外广泛关注。泡沫铝获得规模工业应用的关键在于发展高强韧泡沫铝的高效连续制备技术,为此，项目提出：在内生少量微细第二相颗粒作用下获得兼备可连铸、可泡沫化和可强韧化特征的铝合金熔体，通过先驱体连铸、先驱体二次泡沫化及泡沫铝强韧化处理，实现高强韧泡沫铝的连续制备。项目通过内生少量微细第二相颗粒及低温物理增粘共同作用下的熔体泡沫稳定性、孔结构均匀性控制机理、强韧化机制、连铸温度场和流场等科学问题研究，建立高强韧泡沫铝的连铸-二次泡沫化制备基础理论体系，为实现高强韧泡沫铝的连续制备奠定基础，促进泡沫铝工业的发展。

泡沫铝由于其独特的孔结构及组合性能，在超轻结构-功能应用上受到国内外广泛关注。泡沫铝获得规模应用的关键在于发展高强韧泡沫铝的高效连续制备技术,为此，项目通过内生少量微细第二相颗粒及低温物理增粘共同作用下的熔体泡沫稳定性、孔结构均匀性控制机理、强韧化机制等科学问题研究，建立高强韧泡沫铝的连铸-二次泡沫化制备基础理论体系，为实现高强韧泡沫铝的连续制备奠定基础，促进泡沫铝工业的发展。. 在内生少量微米第二相（Al-Si-Fe-Mg系）及低温物理增粘（低于常规发泡温度10-20℃）的共同作用下，实现了Al-Si系合金熔体泡沫的稳定性控制。熔体泡沫的稳定，一是通过降低熔体温度提高粘度，通过粘度的提高稳定熔体泡沫结构；二是内生少量微细第二相，通过第二相对粘度的作用、第二相空间网络对熔体流动的阻碍作用、部分元素（如Mg）降低熔体表面张力的作用，提高熔体泡沫的稳定性。另外，在Al-Fe-Si系合金中添加0.5%的稀土元素后，发现可泡沫化熔体的Fe含量可以从2%降低到0.2%。此现象的发现，为Al-Fe-Si-Mg系合金泡沫的强韧化奠定了成分基础。. 研究获得了TiH2在铝熔体中的分散性、气泡的非均匀形核、TIH2的表面处理及其分解特性变化等规律，对二次发泡泡沫铝的孔结构控制规律有了深入的了解。. 采用二次发泡法制备了平均孔径3.5 mm、孔隙率80%的ZL111合金泡沫，研究了变质处理、T6热处理对ZL111合金泡沫组织及力学性能的影响，结果表明：T6热处理后，Y&Sr复合变质的ZL111合金泡沫，其α-Al保持了原先的变质效果，共晶硅呈球状且分布均匀，并在晶界析出弥散分布的第二相CuAl2及Al9FeMg3Si5；Y&Sr复合变质的ZL111合金泡沫，其屈服强度从未热处理、未变质的13.3MPa 增加到T6热处理后的22.6 MPa、致密化应变从59.3%增加到76.9%、能量吸收值从4.87 MJ/m3增加到13.77 MJ/m3。. 本研究的意义在于，改变了传统熔体发泡制备泡沫铝的Ca增粘稳定熔体泡沫模式，实现了在内生少量微米第二相及低温物理增粘条件下的熔体泡沫稳定性控制，为泡沫铝的连铸-二次发泡连续制备奠定了基础。研究表明，该设想是可行的。该研究对于开发高性价比泡沫铝提供了科学、可行的方法和技术，对推动泡沫铝的工业应用有重要意义。