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摘要:泡沫铝是一种结构与功能一体化的新型工程材料,它同时具有泡沫材料和金属材料的结构特性和优异性能。由于它具有相对密度低、质量轻、消声和吸能等优点,在国防军工、交通运输和航空航天等领域已得到了广泛应用。然而,由于生产技术的不稳定,国内还没有看到大规模生产泡沫铝的相关报道。熔体发泡法制备泡沫铝是目前最适合大规模生产的制备方法,但由于铝熔体的温度较高(660℃),会使发泡剂TiHH2过快分解,导致泡沫铝的结构不均匀。本文首先研究了化学镀包覆对TiHH2粉体性能的影响;然后研究了TiH2的添加量对泡沫铝材料性能的影响,其中包括孔隙率、压缩性能和阻尼性能,并探讨了各种性能的产生机制;最后以Al-Si基合金为钎料,泡沫铝为基体,纯铝板或钢板为面板,采用钎焊的方法制备了泡沫铝连接件,并利用SEM对焊接层的组织和界面结构进行了观察和分析,利用EDS测定了元素的扩散及分布情况,结合扩散原理分析了元素的扩散情况。此外,还对钎焊接头试样进行剪切实验。主要研究结果如下:(1)化学镀处理提高了TiHH2粉体的开始释氢温度:释氢反应开始温度由480℃提高至550℃,提高了约70℃;(2)随着发泡剂含量的增加,泡沫铝的孔隙率不断提高,阻尼性能出现先升高后降低的现象。根据泡沫铝的压缩应力应变曲线的变化,得到其特征为:弹性变形阶段是从开始变形到变形量为0.5%左右为止;塑性变形阶段从变形量为0.5%到50~60%为止,它是一个平台区,是材料压缩强度的体现也是泡沫铝的吸能过程;接下来是致密化阶段;(3)在泡沫铝/铝板连接件中:Si元素在焊接层附近呈现阶梯状分布;生成的Al和Si的固溶体对焊接层具有强化作用;最佳的焊接工艺为:焊接温度630℃,焊接时间10min,去应力退火温度400℃,去应力退火时间30min;(4)在泡沫铝/钢板板连接件中:焊接接头组织与焊接时间密切相关:当焊接时间为5min时,钎料未完全熔化,焊接接头不紧密,剪切强度较低;当焊接时间为10min时,接头组织形成Al、Fe固溶体并形成少量Fe/Al金属间化合物,接头性能良好,剪切强度最高达6.26MPa;随着焊接时间的继续增加,接头组织会形成大量Fe/Al金属间化合物,使接头性能减弱,剪切强度降低。