单室Gasar工艺中抽拉速率对藕状多孔Cu气孔形貌的影响

采用单室Gasar工艺,通过实验研究和Procast凝固模拟相结合,研究了坩埚抽拉速率对凝固界面形貌、铸锭平均凝固速率、藕状多孔Cu气孔形貌、气孔生长方向以及相应多孔结构参数的影响规律.研究表明,随着抽拉速率的升高,凝固界面从凸界面向平界面再向凹界面演化.当凝固界面为凸界面和凹界面时,气孔生长方向都会偏离铸锭抽拉方向.而只有在合适的抽拉速率条件下使凝固界面以平界面方式推进,才能获得气孔完全平直生长的优质藕状多孔Cu.实验和模拟结果显示,在本实验条件下,当抽拉速率为1 mm/s时,铸锭凝固界面基本以平界面方式推进;藕状多孔Cu铸锭的气孔率不受抽拉速率的影响,但随着抽拉速率的增大,平均孔径和通孔率会逐渐降低.

藕状多孔Cu拉伸性能研究

采用Gasar工艺成功制备了藕状多孔Cu,研究了其室温下的拉伸拉伸性能及各向异性。结果表明:多孔Cu的拉伸性能主要取决于气孔率和拉伸方向,平行气孔轴向拉伸时,抗拉强度随着气孔率的增加线性下降,气孔对基体的应力集中作用微小,抗拉强度的数学模型数值和模拟数值与试验数值拟合良好;垂直气孔轴向拉伸时,抗拉强度随气孔率的增大而明显下降,气孔对基体的应力集中作用显著,抗拉强度的试验数值与模型数值以及模拟数值基本符合。

Gasar连铸工艺制备藕状多孔铜

利用自行开发研制的Gasar连铸装置,拉制d15mm×600mm的藕状多孔铜连铸试样,并研究氢气压力和试样的下拉速率对藕状多孔铜气孔结构的影响。结果表明:随着氢气压力及下拉速率的增加,连铸试样中气孔尺寸分布逐渐变得均匀;气孔率随氢气压力的增大而减小,而下拉速率对气孔率的影响不大;随下拉速率和氢气压力的增加,气孔的形核率增大,氢气向每个气孔的扩散量减少,导致气孔平均孔径减小及气孔数密度增加。

藕状多孔铜的连铸法制备工艺研究

连铸法是一种制备具有均匀孔洞分布的大尺寸藕状多孔材料的新工艺。利用自行开发的GASAR连铸装置,成功拉制出了φ15 mm的藕状多孔Cu连铸试样,并研究了下拉速率对孔隙率及气孔直径的影响。结果表明:随着下拉速率的增加,连铸试样中气孔尺寸分布逐渐变均匀;下拉速率对孔隙率的影响不大,而气孔直径随下拉速率的增加而降低。

气泡形核和长大对Gasar多孔Cu的气孔结构和分布的影响

研究了气泡形核及长大对Gasar气孔结构和分布的影响。结果表明:气孔在柱状晶过渡区内生长时,其定向生长受限使气孔的长度变短,内壁不光滑,圆整度变小;当基体以柱状晶生长时气孔随基体共生生长形成典型藕状多孔结构,气孔的长度增加,内壁光滑,圆整度增加。随着气体压力的增大形核功降低导致气泡形核率增加,从而使藕状多孔Cu中气泡的分布逐渐从晶界转移到晶内,试样的平均孔径减小而气孔的密度数和均匀性提高。由于固液界面上的沟槽和晶界的特殊性,气泡在晶界处的形核优先于晶内,导致晶界处气孔的平均直径比晶内气孔的直径大。