泡沫铝填充钢管的新方法

泡沫铝填充钢管的新方法

刊名:Materials and Design（英）

刊期:2011年第32期

作者:J.Zare H et al

编译：吴涛

提出了用粉末冶金法和冷焊法生产泡沫铝填充钢管的方法。选用的钢管外径为19mm，壁厚1.5mm，高度60mm。泡沫铝芯材料分别为纯商用的圆形铝粉（平均颗粒直径为40μm）和氢化钛粉末（平均颗粒直径为45μm），两者按照约为99:1配比混合。泡沫铝填充钢管的生产分为3个阶段：混合粉末处理、冷压焊、发泡。混合粉末处理阶段是利用旋转混料机，将铝粉末和氢化钛粉末混合物搅匀6h。冷压焊阶段用于压实铝粉和发泡剂混合粉末，并将粉末冷焊接在钢管的内表面上，在填充混合粉末之前需要用螺旋钢丝刷沾取丙酮溶液对钢管从头至尾的内表面进行脱脂处理，这个阶段的压实压力为470MPa。发泡阶段的核心是炉中热处理。为了研究发泡处理的效果，对泡沫铝填充钢管样品的密度、孔隙率和孔隙形态进行了研究。在不同的温度（650～710℃）和发泡时间（10～20min）条件下分别制作样品。对不同样品比较分析可知，随着发泡时间的增加，样品的密度降低，而孔隙率增加，孔隙的形态变大。对不同样品进行粘接抗剪强度试验、压缩测试、光学和扫描电子显微镜评价，得到最佳的样品生产条件为670℃和15min的发泡时间。碰撞测试表明，泡沫铝填充钢管不仅质量轻，而且具有较高的能量吸收能力，随着管壁的增厚吸收能力更强。这种能量吸收特性对于汽车和铁路行业是非常有意义的。