混合增粘熔体发泡法制备泡沫铝及其压缩性能的研究

为了减少泡沫铝熔体发泡法中单质钙的用量及增加泡沫铝的强度,研究了单质钙增粘、碳化硅增粘以及混合增粘3种不同的增粘方式,并试图通过混合增粘来达到这一目的。结果表明,借助单质钙和碳化硅组成的混合增粘剂可以制备出形状规则、孔结构均匀的泡沫铝试样。碳化硅增粘为机械增粘,而单质钙增粘为化合物增粘,混合增粘将两种增粘机制结合起来,实现了共同增加粘度的作用。混合增粘可以在达到熔体发泡所需粘度的同时减少单质钙的用量,还可以在一定程度上提高泡沫铝的强度,达到了碳化硅颗粒增粘和增强的双重目的。     

发泡法制备泡沫铝

介绍了发泡法制备泡沫铝的工艺过程，论述了增粘、混合、发泡和冷却４个过程对泡沫铝孔结构的影响。采用ＴｉＨ２的缓释技术，可大大延缓ＴｉＨ２的反应时间，使ＴｉＨ２均匀混入铝熔体，从而制得孔结构均匀、吸声性能优良的泡沫铝。     

孔径可调的泡沫铝材料制备研究

利用传统熔体发泡法制备泡沫铝,产品的孔径大小很难精确控制.采用金属铝粉这种新型增粘剂,通过对铝粉的含量,发泡剂的含量以及控制发泡剂加入后熔体中的发泡温度,制备出孔结构均匀,不同密度和孔径大小的泡沫铝.整个工艺平稳、易控制和调整.     

泡沫SiC颗粒增强铝基复合材料的制备工艺和拉伸强度

介绍了一种新的泡沫金属材料－泡沫SiC颗粒增强铝基复合,泡沫的孔隙率为60％－85％。用TiH2作发泡剂,采用直接发泡工艺制备。由于复合材料熔体自身粘度较大,不需要采用任何增粘措施,发泡工艺简单,易于操作,该泡沫材料比普通泡沫铝或铝合金具有更高的抗拉、抗压强度。     

基体性能对泡沫铝力学行为的影响

用渗流法制备了不同基体的开孔泡沫铝,利用MTS810和SHPB研究了其准静态和动态力学性能。实验结果表明,泡沫铝基体的性能对泡沫铝材料的力学行为有显著的影响。准静态压缩时脆性泡沫有非常长而平缓的屈服平台区,韧性泡沫的屈服段的应力随着应变的增加而缓慢增加。脆性泡沫的吸能效果总体优于韧性泡沫。     

熔体发泡法与吹气法制备A356合金泡沫铝的微观组织对比研究

以A356铝合金为原料,通过熔体发泡法与吹气法分别制备了泡沫铝。其中,吹气法工艺分别采用Al2O3及SiC颗粒制备了样品。运用光镜、SEM、EDS、XRD等检测技术,对两种方法制备的泡沫铝的泡壁微观组织进行了比较研究,并分析了组织中第二相在泡沫稳定性中的作用。运用图像分析软件统计了各种第二相在组织中的平均面积分数,通过阳极覆膜技术确定了初生铝平均晶粒大小,而共晶硅的变质等级依据美国铸造协会的标准判定。结果表明,由于原料及工艺的不同使得两种泡沫铝在物相组成、各相面积分数、平均尺寸、初生铝相晶粒大小、共晶硅相变质等级等方面均存在较大的差异。     

碳酸钙制备小孔径中等孔隙率类球形孔泡沫铝及其合金

与传统的Ca增黏与TiH2发泡的泡沫铝熔体发泡制备方法不同,CaCO3在铝熔体中可同时用作增黏剂和发泡剂.现有TiH2泡沫铝制备技术在制备小孔径类球形孔泡沫铝及合金方面存在困难,以轻质Ca-CO3颗粒为基础研制的新型泡沫铝增黏发泡剂,其热分解特性平缓,通过理论与实验确定了CaCO3在制备过程中的使用比例,分析了孔结构并讨论了CaCO3在铝熔体中的分解热力学问题,稳定制备出小孔径(0.4-1.1mm)、中等孔隙率(40-79%)的类球形孔泡沫铝及其合金.     

泡沫铝材料制备中孔结构的长大和控制

分析了泡沫铝材料的发泡过程中气泡长大的动力学过程,推导了气泡长大中气泡半径与时间的关系及理论上球形气孔的最大半径,并依据熔体发泡法制备的不同孔径泡沫铝硅材料的实验结果,推导了此材料孔径与发泡过程中所加入增粘剂铝粉体积分数的关系,为泡沫铝材料中孔结构的控制和制备不同孔径的泡沫铝材料提供了理论指导.     

中低应变率下闭孔泡沫铝动态力学性能研究

为探索闭孔泡沫铝的动态力学性能与吸能特性,基于万能材料试验机和高速液压伺服材料试验机在常温下分别对闭孔泡沫铝在准静态和中应变率下(0.001~100s^-1)的动态力学性能进行了测试,分析了不同应变率、不同相对密度和不同泡沫铝基体特性下闭孔泡沫铝的应力应变曲线特征和吸能特性变化。研究结果表明:中低应变率下的纯铝基体泡沫铝并不具备应变率效应,高脆性、相对密度较小的泡沫铝具备更好的吸能特性,塑性和脆性基体泡沫铝变形带分别呈现“V”形和“X”形,脆性基体泡沫铝同样不具备应变率效应。     

泡沫铝孔隙率对泡沫铝-聚氨酯复合材料吸能性能的影响

目的 研究在压缩过程中,泡沫铝孔隙率对泡沫铝-聚氨酯复合材料吸能性能的影响。方法 对制备的泡沫铝-聚氨酯复合材料进行准静态压缩实验。结果 通过准静态压缩实验得出泡沫铝以及不同孔隙率的泡沫铝-聚氨酯复合材料的应力-应变曲线,分析可知泡沫铝孔隙率从94.6%降到93%,其吸能性能增加了71.9%。结论 在泡沫铝中加入聚氨酯形成的泡沫铝-聚氨酯复合材料相比于泡沫铝的吸能性能得到很大提高,且泡沫铝的孔隙率与泡沫铝-聚氨酯的吸能性能成负相关的关系。     

SiCp增强泡沫铝制备工艺研究

对熔体发泡法制备SiCp增强泡沫铝基复合材料的制备工艺进行了探索，通过正交试验研究了SiC的粒度、发泡剂TiH2的加入量、发泡温度、保温时间等工艺参数对泡沫铝孔隙率及孔结构的影响，确定了制备SiCp增强泡沫铝基复合材料的最佳工艺参数：掺入10％（质量分数）1000目的SiC颗粒增粘，在发泡剂TiH2加入量为2％（质量分数），搅拌时间2min，保温温度700℃以及保温时间3min的工艺条件下，制得的泡沫铝的孔隙率达到80％，平均密度达到了0．5g／cm^3，且基本没有无泡层。最后对泡沫铝的产业化生产的可行性作了讨论。     

泡沫铝填充管的研究进展

泡沫铝填充管是在一个或多个不同横截面形状的薄壁金属管内填充泡沫铝而形成的一种结构功能一体化材料。泡沫铝的填充不仅提高了薄壁金属管的轴向压缩性能和抗弯曲性能,也避免了泡沫铝本身强度不高的劣势。从泡沫铝填充管的制备、结构及性能方面综述了其研究现状,从泡沫铝单管、双管与多管填充的角度分析了结构对泡沫铝填充管压缩和弯曲性能的影响。单管填充泡沫铝改变了薄壁管压缩及弯曲的失效形式,提高了薄壁管的吸能性;双管填充泡沫铝的内管多数以同心管形式排列,在管内部所填充的泡沫铝支撑的基础上,内管进一步支撑起泡沫铝填充管的承载和吸能作用,其压缩及弯曲性能较单管填充更为突出;多管填充泡沫铝在双管基础上进行拓展,可以同心或并列排布,对薄壁管性能的提升各有不同,平行排列的多管结构能量吸收效率高于泡沫铝填充单管,但低于相应的薄壁空管结构。泡沫铝填充管的制备技术通常是分别制取泡沫铝和管材再进行填充,尽管过于单一且工艺复杂,但由于其具有优异的承载和吸能能力,仍然在交通运输、航空航天等领域极具应用潜力。     

泡沫铝-聚氨酯的制备及其吸能特性分析

目的 制备泡沫铝-聚氨酯复合材料,并研究球形开孔泡沫铝的孔隙率、聚氨酯（PU）的含量对泡沫铝-聚氨酯复合材料压缩性能和吸能性能的影响。分析泡沫铝孔隙率、聚氨酯含量对泡沫铝-聚氨酯复合材料吸能效率和理想吸能效率的影响规律。方法 通过对复合材料试样进行准静态压缩试验,得出对应的应力-应变曲线,进一步推导出吸能-应变曲线、吸能效率-应力曲线和理想吸能效率-应力曲线。结果 当泡沫铝的孔隙率一定时,随着PU含量的上升,泡沫铝-聚氨酯复合材料的压缩性能和吸能性能得到提升。当PU含量一定时,随着泡沫铝孔隙率的减小,泡沫铝-聚氨酯复合材料的压缩性能和吸能性能会增加。结论 明确了吸能效率曲线和理想吸能效率曲线的应用范围,为缓冲材料的选择提供了依据。     

热膨胀微球增强剪切增稠胶/聚氨酯泡沫复合材料的力学性能

使用热膨胀微球和水为发泡剂制备剪切增稠胶增强聚氨酯泡沫.采用正交实验法选取了制备剪切增稠胶/聚氨酯泡沫复合材料的最佳工艺.研究了热膨胀微球含量对剪切增稠胶/聚氨酯泡沫的密度、压缩强度、静态吸能量等力学性能的影响.研究结果表明,130℃下剪切增稠胶质量分数为15％,异氰酸酯指数为0.9,热膨胀微球质量分数为3％时制备的泡沫性能最佳.另外,热膨胀微球的加入会使体系的黏度发生变化,影响发泡效果.添加热膨胀微球不仅使泡沫的密度减小,而且使泡沫的压缩强度和静态吸能量增大.利用热膨胀微球可制备出轻质的吸能材料.     

结构/隐身一体化宽频聚甲基丙烯酰亚胺吸波泡沫的制备与性能

由于泡沫夹芯型结构复合材料具有轻质、宽频、高效、兼容等优点，是雷达吸波材料的理想选择。新型聚甲基丙烯酰亚胺泡沫因具有良好的力学性能、热变形温度和化学稳定性，受到高性能夹层结构复合材料领域的广泛关注。为了使聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫具有吸波功能，在制备PMI泡沫的过程中需要加入吸波剂，但是吸波剂通常密度较大、易沉淀。若没有在制备方法中使用防沉淀技术或均匀分散技术，吸波剂在聚合过程中会出现严重沉降，吸波剂难以发挥最大功效，且泡沫原有的力学性能降低严重。因此，文中通过对聚甲基丙烯酰亚胺吸波泡沫制备工艺的改进，系统研究了增黏剂、交联剂及吸波剂含量对泡沫结构与性能的影响，通过二氧化硅增黏工艺，使吸波剂在泡沫中分散均匀，成功制备了力学性能及吸波性能优异的吸波泡沫，高温压缩强度到达0.7 MPa以上，并且可在2～18 GHz实现全频吸收，获得了具有结构/隐身一体化宽频聚甲基丙烯酰亚胺吸波泡沫的制备方法。     

泡沫铝填充金属薄壁管复合结构的研究进展

泡沫铝由于具有出色的力学、电学、热力学性能而被人们广泛关注和应用。为了拓展泡沫铝的应用领域,研究者在制备高性能的铝基复合泡沫方面付出了大量的努力。研究表明,通过添加不同种类增强体制备复合泡沫的方法虽然可以提高复合泡沫的强度,但是会引起各种不同的问题。例如,硬质陶瓷颗粒(SiC颗粒、Al_2O_3颗粒等)作为增强体可以提高复合泡沫的抗压强度,但是会增强材料的脆性;纤维和晶须这种二维增强相可以在一定程度上降低增强体带来的脆性,但是仍存在增强体难以均匀分布、处理方法繁琐且界面反应控制较难等问题。因此,无论是泡沫铝还是复合泡沫,都鲜有单独使用的情况,多数情况下是与其他强度较高的部件组合成复合构件使用,例如泡沫铝夹芯板、泡沫铝填充金属薄壁管等复合结构。泡沫铝填充金属薄壁管复合结构是将泡沫铝芯材通过多种方式填入薄壁金属管中并实现二者的有效连接而组成的特殊结构。目前实现填充的方法可分为外加填充法与原位制备法。泡沫铝填充金属薄壁管结构不仅具有优异的吸能特性和阻尼性能,还具有一定的韧性和较高的独立承载能力。作为一种新型的复合结构,泡沫铝填充金属薄壁管在减震吸能、吸声降噪等方面的潜在优势极其引人关注。尤其是泡沫铝填充金属薄壁管复合结构在汽车制造业领域具有的巨大应用潜力和广阔应用前景引起了研究者们的重视。相较于传统的减震吸能结构,泡沫铝填充金属薄壁管在汽车制造业领域中的应用具有三大优势:(1)在不削减车身强度的情况下极大减轻车身的质量,减少汽车的油耗及尾气排放;(2)在受到撞击时依靠自身塑性变形吸收绝大部分碰撞能量并及时将冲击分散到车身主体上,避免局部集中变形过大对车内乘客造成伤害,充分保证车内人员的人身安全;(3)回弹变形很小,可以有效避免事故中人体受到二次伤害。目前复合结构最为常见的应用是作为汽车的保险杠、副车架、前纵梁等防撞吸能部件,在降低生产成本的同时也提高了汽车的安全系数。本文介绍了泡沫铝填充金属管复合结构的主要制备方法和性能特点,阐述了国内外对该种复合结构的研究现状,并对其未来的研究方向进行了展望。     

短纤维对泡沫铝压缩力学性能与吸能特性的影响研究

为探索闭孔泡沫铝加入短纤维后的力学性能和吸能特性变化规律.利用熔体发泡法在铝熔体中加入短碳纤维后制作得到纤维增强泡沫铝,通过万能材料试验机和高速液压伺服材料试验机在常温下分别对泡沫铝、纤维增强泡沫铝进行准静态和中应变率下(0.001～100s-1)的动态力学性能测试,分析了纤维长度、纤维含量对泡沫铝力学性能和吸能特性变...     

球磨对碳纳米管增强泡沫铝基复合材料压缩与吸能性能的影响

因碳纳米管（CNTs）具有优异的性能,被认为是金属基复合材料理想的增强体,因此如何制备得到CNTs增强体均匀分散的金属基复合材料一直是本领域的研究热点。本文通过原位化学气相沉积（CVD）、短时球磨和填加造孔剂的工艺成功制备了CNTs增强的泡沫铝基复合材料,着重研究了球磨过程对复合泡沫铝的微观形貌、压缩性能和吸能性能的影响规律。结果表明,随着球磨时间的延长,CNTs的分散性提高并逐步嵌入铝基体中,使复合泡沫铝的组织均匀性得到改善。相对于未球磨的含CNTs 3.0wt%的复合泡沫材料,当球磨时间增加至90 min时,复合泡沫铝的孔壁硬度、屈服强度和吸能能力分别提高了67%、126%和343%。     

颗粒增强铝合金基泡沫铝材料压缩性能的研究

利用熔体发泡法制备了颗粒增强铝合金基闭孔泡沫铝,进行了准静态压缩和动态压缩实验,并且与铝合金基泡沫铝的相关性能进行了比较.研究了不同相对密度的泡沫铝准静态压缩和动态压缩性能.添加颗粒能增强基体合金性能,改善泡沫压缩效果.结果表明,在动态压缩和准静态压缩中,随着密度增加,颗粒增强基泡沫铝的平台应力和弹性模量逐渐增大;动态情形下的能量吸收能力要高于准静态情形下的能量吸收能力.向熔体中添加适当比例的粉煤灰颗粒可产生显著的基体增强效果,有效提高泡沫铝的压缩性能.     

孔径对球体开孔泡沫铝压缩及吸能性能的影响

目的 研究在准静态压缩过程中,不同孔径（泡沫铝内部胞孔的直径）对球体开孔泡沫铝压缩性能及吸能性能的影响。方法 针对3种不同孔径的泡沫铝试样进行准静态压缩实验。通过准静态压缩试验得出泡沫铝的应力-应变曲线,并通过应力-应变曲线计算得到吸能-应变曲线。结果 当泡沫铝孔径从5 mm增加到9 mm时,球形孔开孔泡沫铝的屈服强度增加了4.6862 MPa,最大吸能效率由24.45%提升到27.71%,力学性能和吸能性能均得到提升。结论 泡沫铝的压缩性能和吸能性能随着球体开孔泡沫铝孔径的增加而增强。