闭孔泡沫铝的电磁屏蔽性能

采用粉末冶金发泡法制备闭孔泡沫铝,通过调整发泡剂含量、发泡温度、粘度、保温时间等手段,制得孔隙率可调、孔洞分布均匀的闭孔泡沫铝样品,并测试了不同孔隙率、孔径泡沫铝样品的电磁屏蔽性能。结果表明:在100～1000MHz内,泡沫铝的电磁屏蔽性能在60～90dB之间,且随着孔隙率、孔径的增加,泡沫铝的电磁屏蔽性能下降。

铝硅闭孔泡沫铝吸声性能研究

利用熔体转移发泡法制备了不同孔隙率(厚度为20mm;孔隙率为67.3%、77.7%、80.4%、88.1%)和不同厚度(孔隙率为79.6%;厚度为10、20、30mm)的铝硅闭孔泡沫铝,运用驻波管法对其吸声性能进行了测试,对其吸声机理进行了探讨,并研究了孔隙率和厚度对其吸声性能的影响。结果发现铝硅闭孔泡沫铝吸声主要是通过亥姆霍兹共振器结构和孔壁微孔以及裂缝等来实现的,实验进一步证实其吸声特性曲线符合理论分析。铝硅闭孔泡沫铝的孔隙率和厚度对其吸声性能影响显著:吸声系数随孔隙率增加而增加;低频阶段,吸声系数随厚度的增加而提高,高频阶段,吸声系数随厚度的增加而下降,但整体吸声性能受厚度影响较小,只出现了最高吸声系数向低频处迁移的现象。

闭孔泡沫铝的导热性能

研究了孔隙率、孔径对闭孔泡沫铝合金导热系数的影响,结果表明,由于大量孔洞的存在,泡沫铝的导热系数较同样成分的实体材料显著下降,孔隙率在0.80—0.93范围内,约为实体材料的1/30—1/80,随着孔隙率的增加,导热系数迅速下降,而孔径对泡沫铝的导热系数影响不大.从串-并联和并-串联模型出发,分析了孔隙率对泡沫铝材料导热系数的影响,发现串-并联模型更能反映泡沫铝的结构特征,与实测值吻合更好.

闭孔泡沫铝的力学性能和吸能能力

在闭孔泡沫铝准静态压缩试验的基础上,研究了其力学性能、吸能能力。结果表明,闭孔泡沫铝单轴压缩应力-应变曲线呈现线弹性变形、塑性平台阶段、致密化阶段3个阶段;闭孔泡沫铝的压缩强度、吸能能力随着孔隙率的增大而减小,采用Gibson-Ashby模型分析闭孔泡沫铝的压缩屈服强度,吻合良好。并在此基础上,提出可供工程使用的多孔泡沫金属吸能能力公式,为其工程应用提供理论支持。

Al-Si闭孔泡沫铝电磁屏蔽效能

通过调整发泡温度、发泡时间、保温时间及发泡剂加入量等工艺参数，采用熔体转移发泡法制备不同相对密度的Al-Si闭孔泡沫铝。利用法蓝同轴法测试其电磁屏蔽效能，结果表明：电磁干扰频率对其屏蔽效能影响显著，在10～600MHz范围内，随着干扰频率增加，泡沫铝屏蔽效能逐渐减小，在600～1500MHz范围内，屏蔽效能又逐渐增加。相对密度对Al—Si闭孔泡沫铝材料电磁屏蔽效能影响不大。

应用SXR-CT技术研究闭孔泡沫铝微结构演化及变形分析

借助同步辐射硬X射线高强度、高能量、高准直、宽频谱以及可选能量等特点,对材料试件进行投影成像,并应用滤波反投影重建算法实现三维图像重建(Synchrotron X-Ray Computed Tomography)。研究了闭孔泡沫铝在压缩过程中内部微结构的演化,得到了不同压缩状态下内部微结构图像,分析了闭孔泡沫铝在压缩过程中的变形及孔隙率变化。这些研究结果为泡沫铝制备工艺的改进和材料与结构的优化设计提供了有益的参考,并为泡沫铝压缩破坏机理的构建提供科学依据。

Al基和Al-6Si基闭孔泡沫铝的动态压缩性能

利用熔体转移发泡法制备了不同密度的Al基和Al-6Si基闭孔泡沫铝(CCAF),探讨了CCAF基体的微观形貌及物相组成,对其动态压缩性能进行了研究。结果表明:Al基CCAF基体微观形貌较单一,基本上是小块状(Al20CaTi2);而Al-6Si基CCAF基体微观形貌复杂,主要呈大片状(Al3.21Si0.47和CaAl2Si3)、长针状(Al3Ti)和小白点(Al2O3)。动态压缩结果显示:Al基CCAF压缩应力—应变曲线较平缓,断裂层有明显的材料撕裂痕迹;而Al-6Si基CCAF压缩应力—应变曲线不光滑,个别曲线波动较大,断裂层出现显著的脆性材料断裂特征;随着相对密度的增加,Al基和Al-6Si基CCAF屈服强度(σpl)和表观弹性模量(E0.2)整体趋势都在增加。

Al-Si闭孔泡沫铝材料的压缩行为

对熔体转移发泡法制备的不同密度Al-Si闭孔泡沫铝材料进行了准静态压缩实验,研究了Al-Si闭孔泡沫铝材料的准静态压缩力学行为及变形机制,并从微观上分析了相对密度对Al-Si闭孔泡沫铝材料的力学性能影响.结果表明,Al-Si闭孔泡沫铝材料的压缩过程具有明显的脆性材料压缩变形特征,即经历三个阶段线弹性阶段、脆性崩溃阶段、致密化阶段.相对密度对Al-Si闭孔泡沫铝材料的力学性能影响显著,随着相对密度的增加,压缩强度和弹性模量逐渐增大,且理论结果与试验结果比较吻合.

闭孔泡沫铝应变率效应的试验和有限元分析

通过对具有不同孔隙率的闭孔泡沫铝在不同应变率下的动态压缩试验和数值模拟,研究了泡沫铝的应变率敏感性.结果表明:在准静态(0.001s-1)至2500s-1的应变率范围内,具有相同孔隙率的泡沫铝的静、动态单轴压缩变形模式相似,而具有不同孔隙率的泡沫铝的压缩变形模式则存在差异,高孔隙率和低孔隙率泡沫铝的应变率敏感性明显不同;基体材料的应变率敏感性决定了泡沫铝的应变率敏感性;微惯性、波效应和孔内气体压力对泡沫铝的平台应力不产生明显影响.

闭孔泡沫铝缓冲性能及其变形失效机理研究

在闭孔泡沫铝的准静态压缩实验基础上,研究不同孔隙率下的力学性能和吸能性能,分析其压缩变形机理。结果表明,闭孔泡沫铝的压缩过程存在明显的3个阶段:线弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段。随着孔隙率的增大,闭孔泡沫铝的屈服强度、弹性模量和压实应力均减小。在压缩过程中,吸能效率和理想吸能效率均是先上升后下降。孔隙率对吸能效率影响较大,对最大理想吸能效率影响不大。将理想吸能效率曲线和吸能效率曲线结合可以选择合适的缓冲材料,发挥其最佳吸能特性。闭孔泡沫铝在准静态压缩条件下有良好的塑性变形能力,变形呈逐层破坏的特征。

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。

数字图像相关方法在闭孔泡沫铝压缩试验中的应用

为了了解相对密度与胞孔结构对闭孔泡沫铝力学性能的影响,本文采用放大成像及数字图像相关技术对两种不同密度的泡沫纯铝试样进行了实验研究。利用数字图像相关方法对泡沫纯铝变形前后的图像进行相关计算,获得了弹性范围内静态压缩情况下闭孔泡沫铝材料表面的全场变形及局部孔结构的变形,同时根据试验结果计算了试件的名义弹性模量。实验结果表明泡沫铝整体孔结构的变形与泡沫金属材料相对密度有关,而单个孔结构的变形主要与孔壁面光滑程度和皱褶有关。实验结果还表明图像相关方法能够有效地应用于闭孔泡沫金属的力学性测量和评估的研究。

闭孔泡沫铝材料吸声性能分析

为更全面地反映闭孔泡沫铝材料的吸声降噪能力,从密度、厚度、背后空腔深度、打孔率几个方面,对闭孔泡沫铝材料的吸声性能进行研究.改变以往单纯用吸声系数的峰值表征的方法,而是用吸声系数的峰值、降噪系数、半峰宽3个指标来评价闭孔泡沫铝材料的吸声性能.通过驻波管法测试吸声系数,用Origin软件进行吸声曲线的分析,建立一次函数.结果表明:在以往研究中个别吸声系数的峰值较高的样品,整体吸声效果不佳;而一些吸声系数的峰值处于中等水平的却具有较好的整体吸声效果,因此更适合于在实际应用中用于吸声结构的设计.

打孔闭孔泡沫铝的吸声能力

闭孔泡沫铝板具有一定的吸声性能,对闭孔泡沫铝板进行打孔处理后,其吸声效果显著提高。使用驻波管法测试不同打孔率以及在泡沫铝板背后设置不同厚度空腔时吸声系数和吸声频率的变化。测量结果表明:以适当的打孔率打孔后,吸声系数提高30%左右,打孔率过高,吸声系数反而降低;随着在泡沫铝吸声板后设置的空腔厚度的增加,吸声峰值向低频偏移。可通过改变打孔率和背后空腔深度来设计用于降噪的闭孔泡沫铝吸声结构。

闭孔泡沫铝的动态压缩性能试验研究

为了研究闭孔泡沫铝动态压缩性能的应变率效应,采用改进的INSTRON高速动力加载系统,对不同应变率下闭孔泡沫铝试件进行动态压缩试验研究。首先利用正向试验和反向试验技术对不同厚度的闭孔泡沫铝试件在同一加载速率下的动态压缩性能进行了研究,得到了在一定速率下消除泡沫铝动态压缩试验中惯性效应的合理试件厚度。进一步开展了闭孔泡沫铝试件在不同加载速率下的高速压缩试验,研究了其动态压缩性能随应变率的变化规律。结果表明在高速压缩下,闭孔泡沫铝的应力-应变曲线与准静态条件相同,具有明显的弹性段、平台段及压实段的3阶段特征。闭孔泡沫铝的平台应力具有明显的应变率效应,而致密应变在不同的应变率下表现出了不同的变化趋势,初步解释为泡沫铝孔壁塑性变形机制的改变以及波动效应的相互影响。闭孔泡沫铝的吸能能力随应变率的增加而明显提升。

Al基和Al-6Si基闭孔泡沫铝的动态吸能性能

利用熔体转移发泡法制备不同基体成分不同密度的闭孔泡沫铝,从能量吸收能力、能量吸收效率以及能量吸收图等方面对其动态吸能性能进行研究。结果显示:无论是Al基还是Al-6Si基的闭孔泡沫铝,能量吸收能力随应变的增加而增大,且随相对密度的增加,能量吸收能力先增加后减小;能量吸收效率的变化具有明显的缓慢增加、趋于平缓和缓慢减小的特征;随着应力的增加,闭孔泡沫铝单位体积的吸能能力先快速提高,达到一定值后上升趋势减缓,出现明显的肩;对应此密度的闭孔泡沫铝可以提供最大容许应力σp,且随着相对密度的减小,最大容许应力σp逐渐减小;相同密度Al基和Al-6Si基的闭孔泡沫铝能量吸收能力相比,前者的要大一些,但Al-6Si基闭孔泡沫铝的吸能效率要比Al基闭孔泡沫铝的吸能效率高,且最高吸能效率比较稳定持久。

闭孔泡沫铝声屏障的降噪效果研究

用闭孔泡沫铝板作为高速公路声屏障材料,以沈阳市东西快速干道珠林桥附近安装的几段声屏障为例,对高速公路安装声屏障前后噪声的声压级进行了实地测量,计算得出声屏障的插入损失,以此考察闭孔泡沫铝板声屏障的降噪效果.通过对闭孔泡沫铝声屏障和普通百叶声屏障降噪效果的对比分析,发现闭孔泡沫铝声屏障整体降噪效果优于普通百叶声屏障,在高速公路噪声较强的20～630 Hz频段降噪效果更佳.

闭孔泡沫铝特征统计及其变形行为实验研究

以椭圆拟合长方体闭孔多边形泡沫铝表面孔截面,运用统计学的方法研究了泡沫铝试件表面孔的大小、形状和方位等分布特征.统计结果表明:上述孔的各项几何特征参数除方位外服从高斯分布.应用图像处理技术,获取了单轴压缩变形前后泡沫铝试件的表面图像.利用序列数字图像相关方法对泡沫纯铝变形前后的图像进行相关计算,获得了静态单向压缩条件下闭孔泡沫铝材料表面全场变形及局部孔结构的变形,同时根据试验结果计算了试件的名义应力-应变曲线,给出了压缩过程中孔壁的失效顺序和破坏规律.对块体材料的压缩实验表明,泡沫纯铝是以多个断裂带的形式破坏和吸收能量.

压制方式对闭孔泡沫铝泡孔结构的影响

以空气雾化的商业纯铝粉、镁粉和氢化钛粉末为原料,采用粉末冶金法成功地制备出了泡沫铝材料.利用300dpi扫描仪、扫描电镜(SEM)和万能力学试验机等检测方法系统研究了在不同压制压强和充分润滑条件下的单轴向冷压对泡沫铝的泡孔结构的影响和400MPa压制压强下的冷压、热压和冷压后烧结对泡孔结构及准静态压缩性能的影响.结果表明:在压制模具充分润滑状态下,400MPa的单轴向冷压缩完全能够制备出满足实验要求的前驱体材料并能够得到泡孔结构均匀和压缩性能相同的泡沫铝材料.

开孔与闭孔泡沫铝的压缩力学行为

研究了开孔与闭孔两种胞孔结构不同、制备工艺不同的泡沫铝在准静态压缩载荷下的压缩响应曲线。结果表明:开孔与闭孔泡沫铝压缩应力-应变曲线均具有多孔泡沫材料明显的三阶段特征,即线弹性段、塑性屈服平台段及致密段;相对密度对泡沫材料的力学性能(如杨氏模量、屈服强度)有很大影响;在准静态下,开孔泡沫铝表现出明显的应变率效应,而闭孔泡沫不如开孔敏感;泡沫铝材料表现为弱的各向异性;胞孔结构影响两种泡沫材料的压缩响应曲线。