消失模鑄造具有生產(chǎn)結構復雜、分型困難鑄件的優(yōu)勢,但澆注時泡沫模樣受液態(tài)金屬高溫影響熱解吸熱,生成大量產(chǎn)物易形成多相紊流區(qū)阻礙充型、改變前沿金屬成分,導致鑄造缺陷的產(chǎn)生。為更深入了解消失模泡沫熱解對鑄造充型過程影響規(guī)律,需掌握消失模泡沫的熱解特性與機理。本文通過實驗與理論計算對典型泡沫材料EPS（聚苯乙烯）與St-MMA（聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚料）的熱解熱力學與動力學特征進行研究,探明消失模泡沫熱解反應機理。首先,進行了消失模泡沫熱解熱力學特性的研究。觀察消失模泡沫在熱作用下形貌演變情況,發(fā)現(xiàn)兩種消失模泡沫發(fā)生收縮塌陷,并且熔融溫度不同;利用差示掃描量熱法DSC研究泡沫多態(tài)吸熱機制,EPS泡沫熱解氣化溫度高于St-MMA泡沫,且EPS泡沫與St-MMA泡沫熱解吸熱量分別為706.71 J/g與605.28 J/g。其次,進行了消失模泡沫熱解與熱氧化分解動力學特性的研究。發(fā)現(xiàn)兩種泡沫材料在有氧與無氧氣氛下分解行為存在差異,無氧環(huán)境會抑制EPS泡沫初始分解、促進St-MMA泡沫初始分解;利用等轉化率法與模型擬合法對消失模泡沫熱解與熱氧化分解動力學進行計算,得到兩種泡沫材料在不同環(huán)境氣氛... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

同步熱分析儀STA449F3

熱 DSC 法主要是通過被測物與參比物在程序溫度變化過程中對應的熱流率變化，可以對于熱效應有關的物理化學變化進用在確定物質玻璃化轉變溫度、分析熱穩(wěn)定性、計算熱力學實驗采用的同步熱分析儀，其溫度范圍在-150°C 至 2400°C 50 K/min，具有 2 路吹掃氣與 1 路保護氣。本文研究使用的為惰性氣氛 N2氣氛，以研究不同種類消失模泡沫熱解過程重分析儀 TG 分析儀主要功能是測定設定程序溫度變化下被測樣品隨從而獲得質量隨溫度或時間的變化情況，可以應用在測定被過程、物質分解反應溫度、反應產(chǎn)物變化、反應動力學等場

有機產(chǎn)物可能會卷入金屬液中，對金屬液的成分產(chǎn)生影響。然而，由于整個充型程處在溫度極高環(huán)境中，不利于直接測定消失模泡沫熱解產(chǎn)物，所以采取環(huán)境條相似的理論實驗對泡沫熱解過程進行研究。目前為止，關于消失模泡沫熱解產(chǎn)物研究主要利用氣相色譜法進行成分鑒但是，由于氣相色譜 GC 的定性只能通過不同物質的保留時間作為定性的方法，產(chǎn)物成分未知情況下，很難對混合物產(chǎn)物進行定性。此外，目前消失模鑄造主要的兩種泡沫材料是聚苯乙烯 EPS 和苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚料 St-MMA。在溫材料、廢棄物降解中對聚苯乙烯 EPS 泡沫熱解產(chǎn)物研究較多，但少見針對消失鑄造用聚苯乙烯 EPS 泡沫的機理研究。而對于共聚料 St-MMA 泡沫的研究更加見，鑒于共聚料 St-MMA 吸熱量小、產(chǎn)物分子量小容易逸出、殘留碳少等優(yōu)勢，生產(chǎn)高質量鑄件時對其的需求增加，因此需要對兩種常用的鑄造用泡沫材料的熱反應進行更加詳細的機理研究。


本文編號：2990047