开孔锌铝合金泡沬的性能研究

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1、分类号：TB331单位代码：10183研究生学号：2015434029密级：公开吉林大学硕士学位论文（专业学位）开孔锌铝合金泡沫的性能研究StudyonthePropertiesofOpen-cellZn-AlAlloyFoams作者姓名：瞿庆祥类别：工程硕士领域（方向）：材料工程指导教师：刘家安副教授佟国栋研究员培养单位：材料科学与工程学院2018年6月—————————————————————开孔锌铝合金泡沫的性能研究—————————————————————StudyonthePropertiesofOpen-

2、cellZn-AlAlloyFoams作者姓名：瞿庆祥领域（方向）：材料工程指导教师：刘家安副教授佟国栋研究员类别：工程硕士答辩日期：2018年5月31日摘要开孔锌铝合金泡沫的性能研究摘要泡沫金属作为一种性能优异的工程类材料，兼具实体金属以及多孔材料的优点，可作为结构和功能材料使用，现已被广泛应用到航空、建筑等领域。锌铝合金不仅熔点低、能耗小而且具有良好的力学性能和铸造性能，已经受到越来越多的关注，其中Zn-22Al具有延伸率高并且减振吸能性良好等特点，Zn-27Al的强度高，其综合力学性能最优，因此这两种材料都极具

3、研究价值。将上述两种合金做成近球形孔开孔泡沫材料并研究其力学性能、耐蚀性能，有利于拓展锌铝合金泡沫材料在工业生产中的应用范围。但是锌铝合金泡沫易发生腐蚀，严重影响它的使用价值，在泡沫样品表面实施化学镀，得到一层均匀覆盖的Ni-P镀层，能够有效改善Zn-27Al泡沫的耐蚀性能。目前，关于开孔Zn-Al合金泡沫的研究相对较少，尤其在锌铝合金泡沫表面进行化学镀镍的报道十分有限。所以，系统探究近球形孔开孔Zn-Al合金泡沫的力学性能和抗腐蚀性能对于推广锌铝合金泡沫在生产上的应用具有重要意义。本文是以球形CaCl2颗粒作为预制

4、块的原料，采用渗流铸造法制作Zn-22Al泡沫和Zn-27Al泡沫，研究了室温、高温和腐蚀环境下锌铝合金泡沫的准静态压缩性能。另外，探讨了化学镀Ni-P镀层对Zn-27Al泡沫力学性能和耐蚀性能的影响。研究结果表明：(1)孔隙率和温度是影响近球形孔开孔Zn-22Al泡沫压缩力学性能的主要因素。孔隙率的提高、温度的升高都会使得Zn-22Al泡沫的压缩屈服强度和能量吸收能力降低，但其能量吸收效率却基本不受这两个因素影响。随着温度的提高，Zn-22Al泡沫的孔棱由断裂转变成弯曲等形式。(2)近球形孔开孔Zn-22Al泡沫压

5、缩力学性能对腐蚀环境较为敏感。Zn-22Al泡沫经过NaCl溶液的全浸泡腐蚀，该合金发生严重腐蚀，影响了Zn-22Al泡沫的压缩屈服强度、能量吸收能力和能量吸收效率。(3)在室温下，近球形孔开孔Zn-27Al泡沫的压缩屈服强度、能量吸收能力会随着孔隙率的降低而提高，其能量吸收效率却无明显变化。随着实验温度提高，Zn-27Al泡沫的压缩力学性能表现出一定程度的降低。当实验温度由室温增加到200℃时，Zn-27Al泡沫孔棱也由脆性断裂转变成弯曲或屈曲等形式。I吉林大学硕士学位论文(4)腐蚀降低了Zn-27Al泡沫的压缩力

6、学性能，其表面出现点蚀坑，泡沫的压缩屈服强度、能量吸收能力和能量吸收效率均受到一定程度的影响。(5)Zn-27Al泡沫表面上的化学镀Ni-P镀层质量较好，该镀层明显提高了泡沫的屈服强度、能量吸收能力和能量吸收效率，同时改善了Zn-27Al泡沫的耐蚀性。在电化学实验中，化学镀后泡沫的腐蚀电位明显提高；在全浸泡腐蚀实验中，化学镀后泡沫表面发生了轻微改变，并且该泡沫的压缩力学性能略有降低。关键词：近球形孔开孔泡沫，锌铝合金，化学镀，压缩性能，耐腐蚀性能IIAbstractStudyonthePropertiesofOpen

7、-cellZn-AlAlloyFoamsAbstractMetallicfoamisregardedasakindofexcellentengineeringmaterialwiththeadvantagesofbothsolidmetalandfoammaterial,andithasbeenwidelyappliedinaviation,constructionandotherfieldsasstructuralandfunctionalmaterials.Zn-Alalloyattractsmoreandmor

8、eattentions,itisnotonlylowmelting-point,smalllatentheatbutalsoexcellentmechanicalproperties,Zn-22Alisasuperplasticmaterialwithmanycharacteristics,suchashighelongationandener