泡沫铝夹层板制备技术研究进展(英文)

泡沫铝夹层板是一种综合性能优异的新型功能材料,由具有高孔隙率特性的泡沫铝芯和金属面板组成。由于该材料不仅具有泡沫铝材料所拥有的极低密度,耗能能力好,比强度和比刚度高,隔热隔音性能优越和高阻尼等优异特性,还一定程度上弥补了泡沫铝材料强度低的缺点,致使泡沫铝夹层板材料在诸如要求具有高机械强度和良好散能能力的轻型结构应用等诸多领域受到广泛关注。目前,泡沫铝夹层板材料已经引起广大研究者的高度重视。本文综合论述了泡沫铝夹层板制备技术的研究进展,并对各种制备工艺的优缺点进行了分析。     

Development on Preparation Technology of Aluminum Foam Sandwich Panels

泡沫铝夹层板是一种综合性能优异的新型功能材料,由具有高孔隙率特性的泡沫铝芯和金属面板组成。由于该材料不仅具有泡沫铝材料所拥有的极低密度,耗能能力好,比强度和比刚度高,隔热隔音性能优越和高阻尼等优异特性,还一定程度上弥补了泡沫铝材料强度低的缺点,致使泡沫铝夹层板材料在诸如要求具有高机械强度和良好散能能力的轻型结构应用等诸多领域受到广泛关注。目前,泡沫铝夹层板材料已经引起广大研究者的高度重视。本文综合论述了泡沫铝夹层板制备技术的研究进展,并对各种制备工艺的优缺点进行了分析。     

钢面板泡沫铝夹心板的三点弯曲行为

采用胶粘法制备大尺寸钢质泡沫铝夹心板,测试夹心板的三点弯曲强度,分析面板厚度、芯层厚度对夹心板弯曲性能的影响规律,研究弯曲载荷作用下的夹心板失效机理。结果表明：钢质泡沫铝夹心板可承受很高的弯曲载荷,夹心板抗弯强度随着芯层泡沫铝厚度的提高而提高。增加钢面板的厚度,夹心板抗弯强度整体呈增强趋势。当面板厚度为8 mm、芯层厚度为50 mm时,夹心板的极限抗弯强度可达66.06 kN。芯层泡沫铝内泡壁表面的大尺寸裂纹是夹心板在弯曲载荷作用下失效的主要原因;采用熔体发泡法制备的泡沫铝板材,因冷却强度过大而导致的附加应力使泡壁的强度下降,也是影响夹心板力学性能的主要因素。     

面板材料及芯层厚度对泡沫铝夹芯板弯曲性能的影响

采用静态三点弯曲加载方式对粘结法制备的泡沫铝夹芯板的力学性能进行研究,通过实验分析不同面板材料和芯层厚度对夹芯板弯曲性能、能量吸收以及失效模式的影响。结果表明:泡沫铝夹芯板的抗弯极限载荷值及吸能性能由面板材料和芯层厚度共同作用,随着芯层厚度的增加,极限载荷强度有所提高,铝面板泡沫铝夹芯板的极限载荷强度和能量吸收能力的增加远高于钢面板的夹芯板;失效模式主要有压入、芯层剪切和面板屈服。     

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 通过采用锌基合金,配合机械除膜方法制备了全焊结构通孔泡沫铝夹芯复合板。采用SEM/EDAX分析了焊接区和芯层/面板结合界面结构和化学成分分布,通过准静态三点弯曲试验测试不同芯层厚度的泡沫铝夹芯板的刚度,获得了载荷-位移曲线和失效形貌。研究表明：泡沫铝与面板的结合界面存在钎料过渡区,钎料合金元素呈连续梯度分布状态,三点弯曲过程可分为弹性,塑性和失稳3个阶段,弯曲过程平滑,随着芯层厚度减小,复合板的承载能力显著下降。在弯曲过程中芯层与面板之间未发生分离失效。     

氧化物凝胶在多孔金属铝中的沉积行为

多孔铝是一种由金属基体和气孔组成的结构功能一体化的新型复合材料,具有密度小、孔隙率可调、强度高等优点。本研究尝试以多孔金属铝为基体,通过在孔内沉积氧化物凝胶得到复合材料,并对比了沉积前后材料的结构与性能变化。实验选择两种不同孔径的开孔泡沫铝作为骨架,以氧化物凝胶为客体,采用液相浸渍法将氧化铁沉积于多孔金属的孔隙中,从而形成一定比例的Al/Fe2O3复合产物。应用扫描电镜、微型断层扫描仪、压汞仪及热分析对装填前后复合体系的结构、形貌、孔隙率、热分解特性等进行了对比分析。结果证实,经过反复浸渍,氧化物凝胶可渗入泡沫铝孔隙,控制适宜的干燥方式维持凝胶骨架不坍塌,从而实现了两者的复合。分析结果显示:浸渍后原泡沫铝的孔隙率明显变小,其中小孔泡沫铝降低幅度更大,从92%降至13%,热分析实验表明多孔铝与氧化物凝胶复合产物的放热峰温为607℃,所得产物在结构含能材料领域具有潜在应用。     

泡沫铝夹芯结构的性能、制备及其应用

泡沫铝夹心结构是一种泡沫铝和金属板材结合的夹芯组织,它既有泡沫铝优异的抗压缩性、吸能性、阻热性等,又兼备板材料一定的强度和韧度。夹芯板的制备方法多样,有物理的胶粘连接法、扩散结合法等,也有化学的金属冶金法还有新型的自蔓延法。在各个社会领域有重要的用途,重点阐述了在汽车工业,防爆冲击波,城市管道等方面的用途。     

泡沫铝层合梁的弯曲性能

以泡沫铝为夹芯,长条薄铝板为面板制备泡沫铝层合梁,对泡沫铝层合梁的三点弯曲变形进行了研究。结果表明:泡沫铝层合梁的三点弯曲变形过程与泡沫铝的相似,层合梁的载荷曲线远远高于泡沫铝和面板的载荷曲线之和,显示出良好的层合效果;泡沫铝层合梁和泡沫铝承受载荷能力随着孔隙率的增大而逐渐减小;且同一孔隙率下泡沫铝层合梁的极限载荷点出现得比泡沫铝极限载荷点迟,极限载荷值约为后者的4～5倍;较厚面板和良好的孔结构可以提高泡沫铝层合梁载荷曲线,载荷分别增加70%和80%左右。泡沫铝层合梁在保持泡沫铝轻质同时,大大提高了其载荷极限,在工程应用中有着良好的应用前景。     

泡沫铝填充金属波纹夹芯梁弯曲破坏模式研究

为了提高金属波纹结构的承载效率,充分发挥泡沫铝在能量吸收方面的优势,本文设计了泡沫铝填充金属波纹三明治夹芯梁。针对波纹结构各向异性的特点,本文对其横向和纵向两个方向在三点弯曲载荷作用下的力学响应及破坏模式进行了试验研究。研究表明,泡沫铝的填充可以有效改变金属波纹夹芯梁的弯曲破坏模式,其弯曲刚度和峰值载荷均得到了大幅提升。和横向弯曲相比,金属波纹夹芯梁在纵向弯曲时具有更强的承载能力,且泡沫铝填充的增强效果更加显著。纵向弯曲时载荷在达到峰值后并不会突然下降而是呈现出很长的平台区,表现出更强的后屈曲承载能力。     

SiC颗粒增强复合泡沫铝的性能研究

在加入粒径为0.5μm的Si C颗粒制备出复合泡沫铝的基础上,研究了Si C颗粒对熔体粘度、孔结构及力学性能的影响。结果表明:Si C颗粒对熔体粘度、孔结构都有重要影响,Si C颗粒增强粉末冶金泡沫铝的压缩应力-应变曲线与其他多孔泡沫金属相似;该试样的屈服强度随Si C颗粒含量的升高而增大。     

泡沫铝复合结构的制备和研究现状

泡沫铝复合结构是由致密金属外壳和泡沫铝芯通过各种连接方法结合而成。连接方法主要有物理结合(如胶粘法、扩散法)与化学结合(如自蔓延法)等。泡沫铝复合结构不仅具有泡沫铝的吸能性、阻热性等,又兼备致密材料的强度和韧性。本文介绍了泡沫铝复合结构的结合方式和性能特点,阐述了国内外对泡沫铝复合结构的应用及研究现状,并对泡沫铝国内外市场进行分析及未来发展的预测。     

泡沫金属夹层对压印-粘接复合接头力学性能的影响

为了研究泡沫金属对压印-粘接复合接头力学性能的影响,对5052铝合金进行压印-粘接试验,分别使用泡沫铜和泡沫镍作为复合接头三明治结构的夹层,通过静力学拉伸-剪切试验,对压印-粘接复合接头的接头成形质量参数、接头强度、失效位移、失效模式和能量吸收能力进行研究。结果表明:泡沫金属可以减弱上板挤压下板的扩充力,使复合接头的镶嵌量减小;5052铝合金板材组合压印-粘接复合连接接头的抗拉强度由粘接剂和压印内锁结构共同提供;泡沫铜夹层可以改善压印-粘接复合接头的应力分布,提高其均匀性、稳定性;泡沫镍与胶层结合较好,复合接头的强度较高;泡沫金属对压印-粘接复合接头的能量吸收值有一定程度的影响,当夹层为泡沫镍时,能够大大提升复合接头的能量吸收能力。     

泡沫铝材料的制备技术及应用现状

作为一种新型的结构-功能材料,泡沫铝由于其独特的结构和优异的性能,广泛应用于汽车制造、轨道交通、航空航天和建筑等领域。本文综述了当前泡沫铝常用的制备技术及研究动向,介绍了泡沫铝及其复合材料的应用现状,并对今后泡沫铝可能的研究方向做出了展望。     

泡沫铝的液相制备技术研究

多孔金属是近10年迅速发展起来的一种结构和功能一体化的新型工程材料.泡沫铝属于多孔金属中的一种,具有很好的环境功能特性,无毒、美观且可回收,应用前景广阔.泡沫铝的制备方法有很多,可分为液相法、固相法和沉积法三大类.详细介绍了泡沫铝的各种液相制备技术及生产研究现状,对制备技术中现存的一些问题作了简略概括.并提出了今后努力的方向.     

泡沫铝材的加工工艺及应用前景

泡沫铝由于其质轻,结构强度适宜,具有优良的吸音、隔声、缓震、电磁屏蔽等性能及金属固有的防火、防潮、无毒、无味等特点,故被认为是一种多孔隙、低密度的新型多功能材料。由于泡沫铝还具有优异的物理性能、化学性能、力学性能及可回收性等,同时也被认为是一类很有开发前途的工程材料,在汽车、交通、建筑、电子及航空工业     

泡沫铝填充双层金属点阵结构增强效应及吸能特性

通过激光焊接获得3种不同几何构型的双层金属点阵结构,再将闭孔泡沫铝切割后填充到其孔隙当中获得一种新型泡沫铝填充双层金属点阵结构。采用实验和有限元模拟的方法研究其准静态面外压缩载荷作用下的承载能力、吸能特性及机理、变形破坏模式等。结果表明,泡沫铝的填充能够有效改变空心点阵结构的后屈曲行为,提高点阵芯体单元的屈曲稳定性,具有明显的耦合增强效应,表现在承载及能量吸收效率的大幅提升,可达到对应空心结构的10倍以上。     

泡沫金属电磁屏蔽性能的研究进展

随着电子和通讯产业的快速发展,电磁辐射已成为当前世界上第四大环境污染源,目前对电磁辐射的防护主要以电磁屏蔽为主。泡沫金属因其独特的结构特点而具有良好的电磁屏蔽性能,成为一种新型的电磁屏蔽材料。基于国内外相关文献,归纳了泡沫金属的电磁屏蔽机理和屏蔽效能的表征方法及等级分类;概述了泡沫铝及铝基复合材料、泡沫钛和泡沫镍及镍基复合材料的电磁屏蔽性能和电磁屏蔽性能的影响因素。     

泡沫铁及其夹层结构的制备

采用有机泡沫基体浸浆干燥烧结法制备了一种泡沫铁材料,其产品的孔隙主要是构成宏观网状或泡沫状结构且尺寸为0.5～2.0mm的主孔,孔隙之间相互连通。在主孔孔壁或孔棱上还存在尺寸远小于主孔的小孔,其数量和大小可以由烧结温度加以调控。这些小孔可以进一步提高孔隙之间的连通性。以上述工艺制备泡沫铁为基础,通过与经表面处理的金属面板热扩散结合进一步获得了一种泡沫铁夹层结构,其中芯部即为泡沫铁,壳层为不锈钢金属面板。该夹层结构的芯部与金属面板为冶金结合。制备泡沫铁的工艺所用料浆由铁粉、添加剂和无毒性有机黏结剂组成,烧结温度在1100～1400℃之间。     

泡沫铝复合零件在汽车轻量化中的应用

在泡沫铝材料性能分析的基础上,讨论了泡沫铝在汽车上的应用形式和主要应用进展,通过分析车身被动安全性对零件结构的设计要求,确立了缓冲杠作为泡沫铝材料填充试制零件,初步制得缓冲杠的复合零件。通过分析泡沫铝对复合结构吸能性和变形模式的影响,提出了泡沫铝填充的缓冲杠复合结构的轻量化应用方向,明确了泡沫铝对实现车体的轻量化的显著性能优势和应用价值。     

泡沫铝在汽车工业中的应用

泡沫铝是一种新型多功能材料,具有独特的结构和优异的性能.轻量化、低能耗和安全舒适是汽车工业的发展趋势.泡沫铝在汽车工业中的应用能够满足汽车优化设计的多方面要求.经过多年的发展,泡沫铝在汽车工业中得到了越来越多的应用.泡沫铝在汽车工业中的应用领域主要有:轻质结构、吸能结构和阻尼传热结构等.介绍了泡沫铝在汽车上的各种应用.并且以Cymat泡沫铝为例介绍了泡沫铝在汽车上的系统应用.展望了泡沫铝在汽车工业的应用前景.