闭孔泡沫Al-Cu填充铝合金薄壁管的低速冲击性能

目的研究闭孔泡沫Al-Cu填充铝合金薄壁管在低速冲击载荷下的力学及吸能性能,探究泡沫Al-Cu与铝合金薄壁管之间的交互作用。方法采用粉末冶金发泡法制备闭孔泡沫Al-Cu,并将其直接填充到铝合金薄壁管中,获得闭孔泡沫Al-Cu填充薄壁管(简称“填充管”)。采用万能电子试验机和冲击试验机对试样进行力学及吸能性能测试,采用VIC-3D系统和高速摄像机观察试样的宏观变形行为,采用扫描电子显微镜(SEM)分析试样的微观断口形貌。结果在不同冲击能量下,泡沫Al-Cu具有较稳定的吸能特性。在相同位移下,较大冲击能量下的填充管能够吸收更多能量。与薄壁管相比,受冲击后填充管的形变较小且其冲击曲线更加平稳,表明泡沫Al-Cu芯材的填入能够增强变形稳定性及整体吸能能力。与泡沫Al-Cu相比,填充管受应变率影响较小,可在较宽应变率范围内稳定吸能,较高应变率下的冲击会导致泡孔发生脆性断裂。结论填充泡沫Al-Cu芯材能够提高薄壁管受冲击载荷时的变形稳定性,两者之间的相互作用使填充管结构具有更好的吸能性能。

热处理对Ca增粘泡沫Al-Cu合金力学性能的影响

采用熔体发泡法制备闭孔泡沫Al-2.5Cu和Al-7Cu合金,添加Ca为增粘剂,TiH为发泡剂。结果表明,在200℃等温时效过程中,泡沫Al-2.5Cu合金并未出现时效强化效应,这与Al-2.5Cu合金的时效析出行为不一致。经200℃等温时效处理后,泡沫Al-7Cu合金的屈服强度随着时效时间的延长而提升,但强化效果远不及Al-Cu合金。对比研究泡沫和实体含Ca的Al-Cu合金发现,共晶Al-Cu-Ca金属间化合物均匀分布于铝基体中,导致泡沫Al-Cu合金时效强化效果不理想。因此,时效处理不能有效增强含Ca的泡沫Al-Cu合金。