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开孔泡沫铝若干物理性能的研究

吕艳凤

  泡沫铝是近几年发展起来的集结构—性能一体化的新型功能材料,因此,在工程领域和高科技领域均有着极广阔的应用前景。本文采用对铸造渗流法制备出了孔结构基本可控、孔洞分布均匀的开孔结构泡,主要对泡沫铝的导电、导热、热膨胀等物理性能进行了探索性的研究,并在泡沫铝的基础上研究了高体积分数的铝基石墨复合材料的导热性能。首先以工业纯铝为原料,采用加压渗流方法制备了开孔结构的泡沫铝,并通过调整工艺参数改变泡沫铝的孔径和相对密度。采用“直流四端电极”法测量了不同参数泡沫铝的电阻,研究开孔泡沫铝的导电性随其相对密度和孔径的变化规律。实验结果表明:随着相对密度的提高,开孔泡沫铝的电导率增大,且电导率随相对密度的改变呈指数关系变化;当相对密度参数基本相同时,随着泡沫铝孔径的减小,由于在制备过程中产生的结构缺陷增多,其电导性下降。其次,研究了泡沫铝的结构参数即相对密度和孔径对其导热性能的影响,发现随着孔隙率的增加或相对密度的减小,泡沫铝的热导率降低,且开孔泡沫铝的导热率与相对密度之间也符合渗透理论的指数关系;而在孔隙率或相对密度基本相同的条件下,孔径对泡沫铝的热导率和电导率影响很小,可忽略不计。另外,在泡沫铝的基础上,还研究了高体积分数的铝基石墨复合材料的导热性能,研究表明,石墨含量在50%左右时,铝基石墨复合材料的热导率介于基体纯铝和石墨之间,符合Hasselman等人提出的复合材料热导率理论模型—EMA方法,即随着石墨百分含量的增加,高体积分数的铝基石墨复合材料的热导率呈下降趋势,且在石墨粒径较大(>0.3mm)的情况下,石墨颗粒大小对铝基石墨复合材料热导率的影响非常小,可忽略不计。最后利用PCY超高温卧式膨胀仪测试了泡沫铝的热膨胀系数。发现不管是泡沫铝的相对密度的改变还是孔径的变化,对其热膨胀系数均没有显著影响,且与其纯铝基体的热膨胀系数相差不大。结合Gibson的理想开孔泡沫正六面体单胞模型中相对密度与单胞尺寸之间的关系进一步验证了这一结论。……   
[关键词]:开孔泡沫铝;电导率;热导率;热膨胀系数
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:合肥工业大学2006年