《基於同步輻射CT 技術的泡沫鋁粉末冶金髮泡機理的研究》是依託東北大學，由祖國胤擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於同步輻射CT 技術的泡沫鋁粉末冶金髮泡機理的研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：祖國胤
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
利用北京同步輻射裝置4W1A形貌實驗站，開展多種基體類型泡沫鋁及泡沫鋁夾心板粉末冶金髮泡過程的研究。①將小尺寸預製坯置於同步輻射高溫發泡爐內，進行完整發泡過程的實時動態觀測；②將大尺寸預製坯常規發泡過程中各階段泡沫結構實現強冷固定，切取薄片後進行準動態觀測。通過實驗獲得的關於樣品二維投影、3D重建及斷層重建結果，結合電子顯微學測試及理論分析，研究泡沫結構的形態演化過程，觀察大尺寸連通孔等缺陷的生成及擴展，確定獲得高質量泡沫結構的工藝控制準則。研究碳纖維、顆粒在發泡過程中與半固態基體間的物理冶金學行為，揭示碳纖維、顆粒與基體的反應機理。對泡沫鋁夾心板板/芯界面反應的觀測旨在深刻認識冶金結合的微觀本質，以期通過界面設計實現材料的強韌化。本項目對揭示泡沫鋁粉末冶金髮泡機理、建立泡沫鋁原料-工藝-結構-性能的有機聯繫具有重要意義，研究成果有望推進泡沫鋁材料在國防軍事、軌道交通等領域的套用。
結題摘要
本項目利用北京同步輻射裝置4W1A形貌實驗站，系統地觀察了高溫條件下預製坯粉末冶金髮泡過程中的泡沫結構形成及演化，初步揭示了泡沫鋁粉末冶金髮泡過程的微觀機理。分析了發泡劑發泡能力與泡沫結構生長間的關係，探討了發泡劑預氧化處理對提高泡沫結構質量的影響規律。揭示了碳纖維、顆粒等與半固態芯層基體間的反應機理，明確了增強相表面改性與基體潤濕能力間的關係。通過觀察大尺寸連通孔、破孔等各種泡沫結構缺陷形成及擴展的動態過程，確定了粉末冶金法製備泡沫鋁材料的工藝控制準則，為製備泡孔結構完整均勻，孔隙率可調的高性能粉末冶金泡沫鋁材料提供了理論依據。 開展了具有界面冶金結合特點的泡沫鋁夾心板的板/芯界面反應研究。通過對面板/芯層在發泡過程中界面反應的動態觀測，結合對發泡後板/芯界面進行的精細組織結構表征，得到了發泡溫度、發泡時間、合金元素對界面擴散與相變行為的影響規律。確定了影響板/芯界面結合強度的主要因素，為提高泡沫鋁夾心板的強韌性提供了理論依據。 結合項目研究成果，發表（含錄用）學術論文5篇，3篇被SCI檢索。申報國家發明專利1項。培養畢業碩士研究生3人，1篇碩士論文被評選為東北大學優秀碩士學位論文。在讀的2名博士研究生和2名碩士研究生正圍繞項目內容開展論文工作。項目負責人在國內外學術會議做邀請報告2次，並與澳大利亞伍倫貢大學在泡沫金屬發泡動力學研究方面建立了密切的聯繫。 基於項目的研究進展，初步建立了泡沫鋁原料-工藝-結構-性能的有機聯繫，顯著提升了泡沫鋁的製品質量及控制水平。課題組同瀋陽華晨汽車工程研究院開展了保險槓、頂蓋板等汽車用泡沫鋁套用製品的設計與開發工作，實現了項目的成果轉化與套用。此外，項目研究成果還有望推進泡沫鋁材料在國防軍事、軌道交通等領域的套用。
