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分為3個階段：混合粉末處理、冷壓焊、發泡。混合粉末處理階段是利用旋轉混料機，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鋁粉和發泡劑混合粉末，并將粉末冷焊接在鋼管的內表面上，在填充混合粉末之前需要用螺旋鋼絲刷沾取丙酮溶液對鋼管從頭至尾的內表面進行脫脂處理，這個階段的壓實壓力為470MPa。發泡階段的核心是爐中熱處理。為了研究發泡處理的效果，對泡沫鋁填充鋼管樣品的密度、孔隙率和孔隙形態進行了研究。在不同的溫度（650～710℃）和發泡時間（10～20min）條件下分別制作樣品。對不同樣品比較分析可知，隨著發泡時間的增加，樣品的密度降低，而孔隙率增加，孔隙的形態變大。對不同樣品進行粘接抗剪強度試驗、壓縮測試、光學和掃描電子顯微鏡評價，得到最佳的樣品生產條件為670℃和15min的發泡時間。碰撞測試表明，泡沫鋁填充鋼管不僅質量輕，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。這種能量吸收特性對于汽車和鐵路行業是非常有意義的。