论文部分内容阅读
空心球/铝基复合泡沫材料是一种将金属基复合材料与金属复合泡沫材料优点相结合而形成的新型多孔材料,它具有一系列的性能特点:良好的机械性能、良好的吸能特性及良好的隔声性能等。本文以316L不锈钢空心球及7075铝合金为原材料,采用真空热压烧结技术(粉末冶金法),在不同烧结温度下制备了空心球/铝基复合泡沫材料并对其进行了T7热处理。研究烧结温度及热处理状态对材料显微结构与性能的影响规律,从而确定出复合泡沫较为合适的制备工艺。在此基础上,又制备了不同孔隙率的空心球/铝基复合泡沫材料,并对其进行力学性能与声学性能的测试,探究热处理、孔隙率、应变率、对材料力学性能和吸能特性的影响以及热处理、孔隙率对材料隔声性能的影响。研究结果表明:(1)随着烧结温度的升高,复合泡沫材料内空心球与基体间过渡层的厚度逐渐增加,过渡层由非连续性的舌状相逐渐生长为由富Fe层、非均匀层、富Al层、延伸至铝基体一层的金属间相几部分组成的过渡层。经过热处理后铝基体内晶界清晰度增加,晶粒趋于圆形,在晶界处有黑色颗粒状金属相析出,且热处理后过渡层中富Fe层厚度增加,非均匀层厚度略有减小,富Al层与延伸金属相厚度几乎不变,过渡层总厚度增加2.9μm。此外,由于固溶处理中过快的冷却速度使材料内部分过渡层有裂纹产生。(2)随着烧结温度的升高,部分铝基体在压力作用下挤入空心球内的孔隙中,当烧结温度为570℃时这种情况最为严重,因此在此烧结温度下材料孔隙率最小、密度最大。随着烧结温度的逐渐增加,材料峰值强度、平台应力逐渐增加,材料压缩过程中对应的能量吸收越多。综合考虑孔隙率、密度、力学性能微结构等方面,当烧结温度为550℃时材料的综合性能最好。(3)通过对热处理前后不同孔隙率的复合泡沫材料试样进行压缩测试表明,复合泡沫材料的压缩应力-应变曲线主要分为线弹性区、应力平台区、致密化区三个阶段。热处理后复合泡沫材料的峰值强度、平台应力、能量吸收均有明显提升。随着孔隙率的增加,材料的峰值强度总体呈先上升后下降的变化趋势,热处理前0.57<0.30<0.49<0.39,T7热处理后0.57<0.49<0.30<0.39。(4)通过对热处理前后不同孔隙率的复合泡沫材料隔声性能测试表明,经过热处理后材料隔声性能将有不同程度的改变。当材料孔隙率小于0.57时,热处理后材料隔声性能有明显提升,但随着孔隙率的逐渐增加材料传递损失提升幅度逐渐减小。当材料孔隙率为0.57时热处理后材料传递损失无提升。另一方面由于空心球内孔隙对材料隔声性能的消极影响,随着孔隙率的逐渐增加,复合泡沫材料的传递损失总体呈下降趋势。