真空渗流法制备微孔复合泡沫铝的工艺研究

采用真空渗流法制备微孔复合泡沫铝,探讨了各种工艺因素对渗流长度的影响规律,并从理论上进行了分析研究。结果表明,空心微珠分别经水和硝酸钇预处理后,渗流长度随空心微珠粒径的增大而显著增大,随铝液浇注温度、空心微珠及铸型预热温度的升高而急剧增大,随型腔横截面直径增大而明显减小,同时对型腔施加适当物理振动也能改善渗流长度。

泡沫铝复合结构隔声性能的仿真和实验研究

泡沫铝材料在交通运输、航天和建筑隔声等方面具有广阔的应用前景,然而单层泡沫铝其内部孔径和孔隙率不同严重影响了材料的隔声效果。构造两种复合结构,分别采用COMSOL软件仿真和实验室阻抗管测试两种手段对隔声性能进行了研究,结果表明:泡沫铝-玻璃纤维吸音棉复合结构在低频和中高频的隔声性能有一定的改进,而对于泡沫铝-三聚氰胺海绵复合结构,其隔声性能在各个频段均得到了极大提升,平均隔声量提升了将近6.8dB。

基体Si含量对粉煤灰/铝基复合泡沫显微组织及压缩性能的影响

本文熔炼制备了不同Si含量的Al-xSi-Cu-Mg-Ti-Mn铝合金铸棒,并以铝合金铸棒为基体合金,以粉煤灰空心微珠为填充剂,通过重力渗透工艺制备了粉煤灰/铝基复合泡沫材料。研究了基体Si含量对复合泡沫材料的显微组织和压缩吸能性能的影响。结果表明,复合泡沫中含有α-Al、Si、Al2O3、SiO2、Al2Cu、Ti7Al5Si12、Q-AlSiMnFe和AlSiFe相。随着基体Si含量的增加,复合泡沫的孔隙率由小变大再变小,孔隙率主要受到粗大长条Q-AlSiMnFe、AlSiFe和初生大块Si相数量的影响。复合泡沫材料的抗压强度先减小后增大,且在基体Si含量为13wt%时抗压强度最大,为118.36 MPa,对应的平均平台应力、比吸能和吸能能力均为最高,分别达到93.90 MPa, 31.42 kJ/kg和 66.48 MJ/m3,比吸能和吸能能力都远远超过了传统泡沫铝,表明所开发的铝基复合泡沫材料有望用于高速冲击碰撞的吸能减振缓冲材料。

新型起重机缓冲防护用泡沫铝复合板性能研究

响应国家聚焦绿色低碳的号召,研发新型材料替代传统缓冲器材料,采用Sn-4Zn钎料,通过超声辅助钎焊制备了泡沫铝复合板,分析了钎焊接头的微观组织,通过霍布金逊压杆(SHPB)装置研究了泡沫铝复合板的减载缓冲性能,使用Ansys对泡沫铝复合板在通用桥式起重机的工况下进行了模拟仿真。结果表明:超声钎焊制备的泡沫铝复合板存在良好的冶金结合,钎缝微观组织为β-Sn+Sn-Zn共晶+α-Al;泡沫铝复合板在冲击过程中存在良好缓冲吸能性能,适合用作吸能元件;在桥式起重机工况下,泡沫铝复合板呈现出优良的减载缓冲能力,能够满足作为二道防护构件用于桥式起重机。

泡沫铝子弹高速撞击下铝基复合泡沫夹层板的动态响应

应用一级轻气炮驱动泡沫铝弹丸高速撞击加载技术,对实心钢板以及前/后面板为Q235钢板、芯层分别为铝基复合泡沫和普通泡沫铝的夹层板结构,在脉冲载荷作用下的动态力学响应进行实验研究。结果表明:泡沫铝子弹高速撞击靶板可近似模拟爆炸载荷效果;铝基复合泡沫夹层板的变形分为芯层压缩和整体变形两个阶段;与其他靶板相比,铝基复合泡沫夹层板的抗冲击性能最优。基于实验研究,应用LS-DYNA非线性动力有限元软件,对泡沫铝夹层板的动态响应进行数值模拟。结果表明:泡沫铝子弹的长度和初始速度对子弹与夹层板之间的接触作用力影响显著,并且呈线性关系。泡沫芯层强度对等质量及等厚度夹层板的抗冲击性能均有显著影响,夹层板中心挠度对前、后面板的厚度匹配较为敏感,在临界范围内,若背板厚度大于面板厚度,可减小夹层板的最终挠度。夹层板面板宜采用刚度较低、延性好、拉伸破坏应变较大的金属材料。

泡沫铝复合板低频吸声性能实验分析与研究

泡沫铝是一种新型的吸声材料,在中高频具有良好的吸声效果,研究采用泡沫铝复合板来提高其低频吸声性能。研究表明,泡沫铝复合结构具有较好的低频吸声性能,在500 Hz-1 KHz吸声系数提高较大。通过在材料一侧添加可以背衬进一步提高其吸声系数,在空腔厚度为30 mm时复合板的吸声系数最好,在频率400 Hz附近出现吸声峰值0.82。

泡沫铝及其复合结构的制备和应用现状

泡沫铝因具有低密度、高比刚度、缓冲、减震等诸多优良特性而引起了人们越来越多的关注,并且逐渐在汽车、航空等领域得到广泛运用。泡沫铝复合结构是由泡沫铝芯与外层的致密金属通过各种连接方式所组成,其形状各异且具有比单纯泡沫铝更加优异的性能。综述了国内外泡沫铝及其复合结构的应用现状,讨论了其制备方法并对其发展前景进行了展望。

爆炸荷载下泡沫铝复合材料数值模拟

随着武器科技的发展,冲击波对掩体内部人员的伤害已经不能忽视。研发了新型自制泡沫铝复合材料,并通过实验得出泡沫铝复合材料的应力-应变曲线,采用数值模拟,对泡沫铝复合材料在爆炸荷载下,其抗冲击缓冲特性进行研究。结果表明,冲击波在泡沫铝复合材料中传播时,显示出明显的衰减特性和良好的吸能性。泡沫铝复合材料可作为新型抗冲击缓冲材料和结构简化。

SiC_P增强泡沫铝基复合材料制备工艺及润湿性研究

对采用熔体发泡法直接制备碳化硅颗粒增强泡沫铝基复合材料进行了探索 ,讨论了制备过程中SiCP 与铝液间的润湿性、发泡工艺参数与温度控制等对制备工艺的影响。表明该工艺简单 ,易于操作 ,不需任何增粘措施 ,处理后的SiCP 浸润性好且分布均匀 。

沸石分子筛／泡沫铝复合吸附剂及其吸附制冷性能

本文提出了一种强化传热传质的沸石分子筛／泡沫铝复合吸附剂及其制备方法,用HotDisk热物性测量仪测量了其导热系数为2．89 W／mK。基于平衡吸附对其吸附制冷的性能进行了理论计算,并与沸石分子筛-水吸附制冷系统性能进行了比较。结果表明虽然由于金属铝的热容影响,使系统COP下降,但制冷功率有大幅提高。

内置铝基复合泡沫材料抗爆门动力响应模拟研究

借助多孔金属材料良好的吸能特性,设计一种新型内置复合泡沫铝抗爆门防护结构。为考察其动力响应,基于LS-DYNA有限元程序,对比了钢制抗爆门和内置复合泡沫铝芯层两类抗爆门在相同炸药TNT当量爆炸荷载作用下,结构正面有效应力、背面中心位移—时程及结构能量分布等动力响应特性,数值模拟表明:内置复合泡沫铝抗爆门主要通过芯层复合泡沫铝吸收冲击波压缩作用产生的能量,与钢制抗爆门相比,其应力场分布更为均匀,迎爆面峰值应力降低了35%,结构背面板最大变形减小了50%,有效提高了结构在爆炸冲击波作用下的承载能力和变形能力。

泡沫铝基高分子复合材料制备及其性能

为了提高泡沫铝基高分子复合材料的机械性能,通过向泡沫铝孔洞中浸渗入高分子材料的方法制备了四种泡沫铝基复合材料,并对其压缩、抗冲击和阻尼等性能进行了实验研究。实验结果与所预测的结果相一致,即制备的泡沫铝基高分子复合材料的如上三性能均较其复合相得以提高．研究结果既寻求到一种制备功能结构一体化材料的新途径,又有助于促进泡沫铝应用范围的扩展。

沸石分子筛/泡沫铝复合吸附材料-水非平衡吸附制冷特性分析

基于线性驱动力(LDF)非平衡吸附模型,计算了不同吸附层厚度、不同循环周期沸石分子筛/泡沫铝复合吸附剂-水的基本循环吸附制冷性能。结果表明非平衡吸附对于循环性能有很大影响。同时通过和沸石分子筛-水系统比较,由于复合吸附材料的强化传热作用,在循环周期较短时,具有更高的COP、单位吸附剂质量制冷功率以及单位吸附床质量制冷功率。

泡沫铝复合结构汽车B柱设计及其性能分析

为探索提高汽车的侧碰安全性及整车轻质性、环保性和舒适性的新途径,以某轿车B柱为原型,以轻量化为约束条件设计了泡沫铝复合结构汽车B柱;应用有限元仿真分析方法对两种汽车B柱的静态特性、动态特性和侧碰安全性进行研究,并将结果进行对比分析.结果表明:泡沫铝复合结构汽车B柱在满足静态性能要求的基础上,可以有效地提高汽车的轻质性,动态性和侧碰安全性,可作为提高汽车环保性、安全性和舒适性的新途径.

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AlSi12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含大粒径漂珠样品。

冲击波和破片群联合作用下高强聚乙烯/泡沫铝夹芯复合结构毁伤响应特性

为提高舰船在冲击波和破片群联合作用下抗毁伤能力,提出一种新型高强聚乙烯/泡沫铝夹芯复合结构,旨在采用TNT炸药和预制破片的方式开展其在联合作用下毁伤响应的数值研究。基于有限元软件LS-DYNA,模拟结构在冲击波和破片群联合作用下的动态响应过程,与典型工况的实验结果对比验证数值模型的可靠性。在此基础上,分析特征点的速度与加速度响应以及能量吸收特性,获得结构的毁伤响应特征,进一步探讨面板厚度配置对结构失效模式和塑性变形的影响。结果表明:夹芯复合结构加速度时程曲线中破片和上面板中心点加速度均存在两个明显的峰值,分别是由于破片撞击强度较大的上面板和高强聚乙烯芯层所引起;上面板和泡沫铝在复合结构整体塑性耗散功中占主导;等质量条件下,上下面板等厚的配置在上面板对于破片的速度衰减能力减弱不大情况下,下面板具有足够强的抗弯能力,使得下面板塑性变形最小,具有最优的抗联合毁伤性能。

泡沫铝填充钢铝复合管的静态压缩和吸能特性研究

提出一种以泡沫铝为填充材料、钢铝复合管为外侧覆层的泡沫铝填充钢铝复合管,并采用多孔泡沫材料Crushable-foam本构模型,在ABAQUS平台上模拟分析了钢铝复合管覆层结构对其压缩变形行为和能量吸收性能的影响规律。结果表明,泡沫铝填充钢铝复合管兼具有泡沫铝填充铝管的效用性、缓冲性、结构轻量化优势,以及泡沫铝填充钢管最大压缩位移小和能承受更高的冲击能量等方面的优势,且通过改变钢铝复合管的层厚比可实现压缩与吸能性能的柔性定制和性能强化,数值模拟结果与实验结果吻合良好,为汽车保险杠等缓冲结构设计提供了新的途径。

复合型泡沫铝/聚氨酯阻尼器在相邻结构减震控制中的应用

根据泡沫铝/聚氨酯复合材料(AF/PU)的摩擦性能与循环压缩变形特点,研制出一种由AF/PU抗碰撞装置和摩擦耗能装置组成的复合型AF/PU阻尼器.该阻尼器在小位移时可平稳出力,超过设计位移后输出力会随位移迅速增长.基于此特点,利用OpenSEES软件编写了该阻尼器的理论模型.以相邻8层与3层框架结构为例,研究了该阻尼器对相邻结构的减震控制,并与黏滞流体阻尼器的减震效果进行了对比.结果表明:相邻结构间距较小时,采用黏滞流体阻尼器连接的相邻结构依然会发生碰撞;复合型AF/PU阻尼器的两阶段出力不仅能够为相邻结构提供耗能减震作用,还可有效解决相邻结构的地震碰撞,并且其减震效果优于黏滞流体阻尼器.

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。

基于网络交织复合材料预测泡沫铝/环氧树脂复合材料的有效弹性模量

为使泡沫铝孔隙中填充其它材料形成的新型复合材料的有效弹性模量得到定量预测,根据网络交织复合材料的细观力学胞元法,建立了泡沫铝/环氧树脂复合材料的有效弹性模量模型,并进行了预测。结果表明:该模型预测结果与试验结果基本吻合,证明了所建立模型的正确性。