泡沫铝合金显微组织和压缩力学性能的研究

采用Si、Mg及Cu元素进行合金化处理，制备了几种不同力学性能的开孔泡沫铝，并通过准静态压缩实验，研究合金化对泡沫铝压缩力学行为与吸能特征的影响。实验结果表明：采用Si、Mg及Cu元素合金化处理显著改变了泡沫铝的应力-应变行为与吸能特征，使泡沫铝的屈服强度提高，吸能性大幅度上升。另外，还研究了渗流法制备工艺对泡沫铝微观组织和性能的影响，结果显示由于渗流法制备过程特殊的凝固条件，使得泡沫铝的微观组织比相同成分的铸造铝合金的组织明显粗大。     

泡沫铝的制备及其力学行为的研究

简要介绍泡沫金属的性能特点、制备方法及其应用.采用加压渗流法制备具有开孔结构的泡沫铝,并对此分别进行准静态和动态压缩实验,研究其静态和动态压缩应变力-应变响应特征、应变率效应和吸能特性.实践证明这种泡沫铝具有很明显的应变率效应.     

T6热处理工艺对泡沫铝夹芯板压缩性能的影响

已经制备成型的泡沫铝夹芯板无法通过改变界面结合方式、芯层宏观结构等方法来优化性能,可通过热处理来改变泡沫铝芯层的微观结构,从而改善夹芯板的力学性能。本研究采用L₉(3⁴)正交试验探究T6热处理的固溶时间、固溶温度、时效温度、时效时间对泡沫铝夹芯板压缩性能的影响。试验结果表明,固溶温度大于510℃,固溶时间为4 h时会显著改变芯层泡壁的微观结构。最佳的热处理工艺是510℃固溶处理4 h, 165℃时效处理8 h,可使夹芯板坍塌强度提高27%,吸能效率提高22%。本研究的结论可供工业化生产借鉴。     

SiC颗粒对粉末冶金泡沫铝的力学性能影响

本文在SiC颗粒增强粉末冶金泡沫铝压缩试验的基础上,研究SiC颗粒对其力学性能、吸能能力和吸能效率的影响。结果表明:SiC颗粒增强粉末冶金泡沫铝压缩应力应变曲线,呈现线弹性变形、屈服平台阶段、致密化阶段;其屈服强度随SiC颗粒的体积百分含量增大而增大。     

石膏型渗流制备泡沫铝填充圆管压缩行为研究

采用石膏型渗流制备开孔泡沫铝并填充到薄壁圆管,制成泡沫铝夹心管。通过准静态压缩试验研究了泡沫铝夹心管的压缩行为。结果表明：采用石膏型渗流法制备的泡沫铝孔隙率在85%左右,其压缩变形阶段可分为弹性段、塑性平台段和致密化段;空心圆管的压缩行为与其本身的结构参数有关;泡沫铝夹心管的力学性能与吸能能力比空心圆管和泡沫铝有了一定的提高,且石膏型渗流法所制泡沫铝夹心管质量较轻。     

渗流法制备漂珠-泡沫铝复合材料的准静态压缩和吸能特性研究

以AlSil2和漂珠(平均粒径分别为200μm和400μm)为原料,采用渗流法制备出漂珠-泡沫铝复合材料,研究了该材料的压缩性能,发现其压缩曲线和传统泡沫铝相似,并以此为基础计算了材料的吸能能力和吸能率,结果表明该材料的屈服强度为26.53～69.02MPa,最大吸收能量为18.28～24.25MJ/m3最大吸能率在69.9%～87.1%;含小粒径漂珠样品的综合压缩力学性能明显优于舍大粒径漂珠样品.     

泡沫铝填充管研究进展

介绍了泡沫铝填充薄壁管的国内外研究状况,主要包括对泡沫铝填充管在压缩和弯曲过程的研究,并详细阐述了泡沫铝填充管的力学性能及吸能特性的研究,最后分析了泡沫铝填充管的发展方向。     

有限元模拟在泡沫铝力学性能研究上的应用现状与展望

有限元法是工程领域中应用最广泛的一种数值计算方法,从力学分析问题的角度来看,已在弹性静力学问题、动力学问题、弹塑性与接触力学、蠕变、疲劳与断裂力学、流体力学和热力学等领域得到广泛的应用。泡沫铝材料的力学性能主要包括压缩性能、拉伸性能、弯曲性能、冲击性能、吸能性等。本文详细叙述了有限元模拟泡沫铝压缩性能的现状及成果,简单介绍了模拟泡沫铝弯曲性能和吸能性的现状和成果,最后针对现状提出了自己的观点和看法。     

开孔泡沫铝材料静态压缩力学性能与吸能特性

实验研究了开孔泡沫铝材料静动态压缩过程的力学性能和吸能特性.得到了材料在静态压缩下(1.0×10-3s-1)的微观变形特点.用单位体积的吸能W来表征材料的吸能特性,分析了在静态条件下孔径和材料叠加对泡沫铝材料的应力-应变关系和单位体积吸能的影响规律.     

渗流法制备膨胀珍珠岩-泡沫铝复合材料的准静态压缩和弯曲性能研究

以膨胀珍珠岩和铝硅合金（AlSi12）为原料,采用渗流法制备膨胀珍珠岩-泡沫铝复合材料,研究该材料的压缩和弯曲性能,并在此基础上计算材料的吸能能力和吸能率。结果表明：该材料的抗压强度为26.21~29.60MPa,抗弯强度为22.16~34.83 MPa,最大吸收能量为23.06~34.31 MJ/m3,最大吸能率72.8%~77.2%;小粒径（2 mm）膨胀珍珠岩样品的综合力学性能优于大粒径（3 mm）膨胀珍珠岩样品。     

应变速率对闭孔泡沫铝力学性能和能量吸收性能的影响

采用分离式霍普金森压杆 (SHPB)技术 ,研究了应变速率 (1× 10 - 3s- 1 ～ 2 5 0 0s- 1 )对泡沫铝力学性能和能量吸收性能的影响。结果表明 :泡沫铝有较高的应变速率敏感性 ,随应变速率的增加 ,泡沫铝的屈服强度和吸能能力增加 ,泡沫铝的应变速率敏感性随应变、应变速率变化幅度的增加而增加。     

热处理对多孔铝合金压缩吸能性能的影响

采用渗流铸造工艺 ,制备了Al Si系多孔铝合金 ,讨论了其压缩变形特征及能量吸收性能 ,分别对ZL10 1、ZL111两种多孔铝合金进行T6热处理 ,研究了热处理对这两种多孔铝合金压缩吸能性能的影响。研究结果表明 ,热处理能够提高多孔铝合金的能量吸收能力 ,对屈服强度及能量吸收效率也有显著的影响 ,为提高多孔铝合金的压缩性能 ,应尽可能施行热处理     

熔体吹气发泡法制备泡沫铝研究

利用熔体吹气发泡法制备出了闭孔泡沫铝,观察了样品的表面形貌,并通过试验测试其力学性能;分析了发泡温度、Al2O3粉末体积分数对泡沫铝制备的工艺影响。试验结果表明：加入的Al2O3粉末必须达到一定的百分比,铝液中通入气体才会产生泡沫,在700℃和720℃时,Al2O3粉末体积分数的临界点分别为4%和6%;泡沫的稳定性随着温度的增高而降低;Al2O3体积分数越大,气体流量越大,泡沫铝孔径越大;但当Al2O3粉末体积分数超过20%时,很难发泡。     

热处理对泡沫铝合金力学性能及吸能性的影响

研究了热处理(T6强化处理及纯时效硬化处理)对渗流法生产的3种开孔泡沫铝合金在动态(~2.1×103s-1)和准静态(1.0×10-3s-1)下的压缩力学性能及能量吸收特性的影响。分别在MTS810材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)上对3种泡沫铝合金材料进行了准静态及动态压缩实验。实验结果表明:与制备态相比,经时效硬化处理及T6强化处理的泡沫Al-Mg-Si合金和泡沫Al-Cu-Mg合金的动、静态压缩强度提高、平台区缩短,在一定应变下单位体积吸收的能量提高,而且均表现出对应变率的敏感性。而热处理对泡沫Al-Mg合金的动、静态压缩性能均没有影响,表明热处理对泡沫金属的作用与构成泡沫的基体金属关系密切,但与对应的实体金属的情况不同。须注意的是泡沫Al-Mg-Si合金和泡沫Al-Cu-Mg合金的纯时效硬化处理,也可以在一定程度上提高其压缩强度及吸能能力,与T6强化处理相比不需要固溶处理,不仅可以降低热处理成本,而且还避免了在水中淬火时对泡孔结构的破坏。实验结果还表明,泡沫Al-Cu-Mg合金的应变率敏感性受热处理路线的影响,而泡沫Al-Mg-Si合金的却不受影响。由于不同合金经相同热处理后会产生不同的沉淀硬化相甚至没有硬化相,因此,可以得出热处理对泡沫金属性能的影响主要取决于制备泡沫的基体金属。     

泡沫铝吸声性能的研究

本文通过测试泡沫铝的吸声系数来研究泡沫铝的吸声性能。结果表明，泡沫铝具有较好的吸收性能，其吸声系数对于频率很敏感，大约在1000Hz时吸声系数出现一个峰值。吸声系数随孔结构的变化有一定的规律性。     

泡孔结构对开孔泡沫铝压缩力学性能的影响

采用渗流工艺制备出不同孔径的均匀孔结构和混合孔结构的开孔泡沫铝，研究了孔结构(孔径大小及其比例分布)对开孔泡沫铝压缩力学性能的影响。结果表明：对于均匀孔径的开孔泡沫铝而言，在相对密度不变的条件下，孔径大小对其压缩性能几乎没有影响；而当泡沫铝的孔结构是由不同尺寸的孔相混合时，则大孔与小孔的相对体积比对其力学性能，特别是弹性模量具有较大影响，大、小孔径按适当比例混合可使开孔泡沫铝相对密度降低而刚度显著升高。     

Compressive deformation behavior and energy absorption characteristic of aluminum foam with elastic filler

An open-cell aluminum foam filled with silicate rubber (AFFSR) was fabricated by infiltration of the liquid silicate rubber into the open-cell aluminum foam. The experiments were carried out to investigate the compressive behavior and energy absorption characteristics of the material. It is found that the stress--strain response of the AFFSR exhibits five regions including two plateau regimes, which is quite different from the stress--strain curves of many unfilled metallic foams that usually exhibit three distinct regions. The plastic deformation of the AFFSR is prolonged because of the filled silicate rubber, compared with the aluminum foam without such a filler. The AFFSR also exhibits a higher energy capacity than the aluminum foam without filler. Additionally, for the prolonged plateau region in the stress--strain curve, the energy absorption efficiency of the AFFSR maintains a high level (above 0.6) over a wide strain range from 3% to 60%.     

泡沫铝表面Ni-W共沉积及性能研究

目的 进一步提高泡沫铝材料的强度及耐蚀特性,同时明确金属涂覆泡沫铝材料的综合耗能指标。方法 对泡沫铝表面预镀镍层后,在硫酸盐体系下,利用脉冲电镀进行镍钨合金共沉积。通过准静态压缩测试及扫描电镜分析,得到泡沫铝、预镀镍泡沫铝及镍钨共沉积泡沫铝材料的特征曲线及变形模式,综合分析材料的增强机理及综合耗能指标。采用电化学测试对比分析材料耐蚀特性。结果 泡沫铝表面共沉积镍钨合金层后,其峰值应力比镀镍泡沫铝平均提高了10%,较基体泡沫铝平均提高了约45%。强度提高来源于变形过程中包覆金属的支撑及铝基体-镍镀层界面处的拉伸撕裂。镍钨合金共沉积使泡沫铝的能量吸收增加38%,吸能效率有所提升,且其自腐蚀电位较镀镍泡沫铝及基体泡沫铝明显正移,腐蚀倾向及腐蚀速率降低。结论 泡沫铝表面镍钨合金共沉积使其强度、耐蚀性较镀镍泡沫铝进一步提高。由于特征曲线及变形模式的改变,镍钨共沉积泡沫铝的耗能特性提升明显。     

合金元素含量对A7N01-T4铝合金微观结构与能的影响

对A7N01铝合金的Zn、Mg、Zr、Ti、Cu元素含量进行设计,得到四种轧制板材,并进行自然时效.采用力学性能测试、金相组织观察以及腐蚀试验,研究了合金元素含量对A7N01-T4铝合金板材性能的影响.结果表明:Zr、Ti元素对合金显微组织中晶粒大小有较大的影响;Zn、Mg含量的提高可明显提高合金的强度,但高水平的Zn、Mg会降低合金的耐蚀性;微量Cu元素的添加有补充强化的作用,同时也能提高合金的耐蚀性.