泡沫鋁填充鋼管的新方法

泡沫鋁填充鋼管的新方法

刊名:Materials and Design（英）

刊期:2011年第32期

作者:J.Zare H et al

編譯：吳濤

提出了用粉末冶金法和冷焊法生產(chǎn)泡沫鋁填充鋼管的方法。選用的鋼管外徑為19mm，壁厚1.5mm，高度60mm。泡沫鋁芯材料分別為純商用的圓形鋁粉（平均顆粒直徑為40μm）和氫化鈦粉末（平均顆粒直徑為45μm），兩者按照約為99:1配比混合。泡沫鋁填充鋼管的生產(chǎn)分為3個(gè)階段：混合粉末處理、冷壓焊、發(fā)泡。混合粉末處理階段是利用旋轉(zhuǎn)混料機(jī)，將鋁粉末和氫化鈦粉末混合物攪勻6h。冷壓焊階段用于壓實(shí)鋁粉和發(fā)泡劑混合粉末，并將粉末冷焊接在鋼管的內(nèi)表面上，在填充混合粉末之前需要用螺旋鋼絲刷沾取丙酮溶液對(duì)鋼管從頭至尾的內(nèi)表面進(jìn)行脫脂處理，這個(gè)階段的壓實(shí)壓力為470MPa。發(fā)泡階段的核心是爐中熱處理。為了研究發(fā)泡處理的效果，對(duì)泡沫鋁填充鋼管樣品的密度、孔隙率和孔隙形態(tài)進(jìn)行了研究。在不同的溫度（650～710℃）和發(fā)泡時(shí)間（10～20min）條件下分別制作樣品。對(duì)不同樣品比較分析可知，隨著發(fā)泡時(shí)間的增加，樣品的密度降低，而孔隙率增加，孔隙的形態(tài)變大。對(duì)不同樣品進(jìn)行粘接抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)、壓縮測(cè)試、光學(xué)和掃描電子顯微鏡評(píng)價(jià)，得到最佳的樣品生產(chǎn)條件為670℃和15min的發(fā)泡時(shí)間。碰撞測(cè)試表明，泡沫鋁填充鋼管不僅質(zhì)量輕，而且具有較高的能量吸收能力，隨著管壁的增厚吸收能力更強(qiáng)。這種能量吸收特性對(duì)于汽車和鐵路行業(yè)是非常有意義的。