新型高强度胞状铝合金的压缩及能量吸收性能

测量了新型轻质（0.14-0.09ρ0,ρ0为纯铝的密度）高强度胞状铝合金（ZL111）的压缩应力（σ）-应变（ε）曲线,研究了材料的能量吸收性能与密度的关系. 胞状铝合金的压缩σ-ε曲线与胞状纯铝相似分为三个部分:弹性阶段、平台阶段和压实阶段. 胞状铝合金的压缩屈服强度σs比后者高40％以上,其σ-ε曲线呈锯齿状,平台斜度（dσ/dε）比后者小,因而具有更高的能量吸收能力（C）和能量吸收效率（e）,当ε为0.15-0.6时吸能效率达到峰值0.85.

胞状纯铝与胞状铝合金的准静态压缩性能

测量分析了新型轻质、高强度胞状铝合金(ZL111)和胞状纯铝的压缩应力应变σ-ε曲线。结果表明:胞状铝合金的压缩屈服强度σs比胞状纯铝高40%以上,其σ-ε曲线呈锯齿状,平台斜率dσ/dε比后者小;胞状铝合金的能量吸收效率峰值和峰宽均大于胞状纯铝,表明胞状铝合金是一种更为优秀的吸能材料。提出了确定泡沫金属材料致密化起始点εD的方法。

动态载荷下胞状铝合金的压缩行为

用分段式Hopkison压杆研究了胞状铝合金及胞状纯铝在高应变速率(600～1800s 1)下的压缩行为。试验表明,胞状纯铝的平台应力随应变速率的增大缓慢增加,而胞状铝合金的平台应力对应变速率不敏感,后者在上述应变速率条件下,可以不考虑应变速率的变化,可以静态压缩σ ε数据作为应用参考。

金字塔形栅格材料与胞状铝合金的准静态压缩性能

在金字塔形栅格材料、胞状铝合金压缩试验的基础上研究其力学性能、吸能能力和吸能效率,结果表明,金字塔形栅格材料的单轴压缩应力-应变曲线呈现线弹性变形、弹塑性、软化、致密化等4个阶段,与胞状铝合金的压缩性能相比,其压缩强度更高,吸能能力更好。

高比强胞状铝合金耐火性能的研究

采用耐火极限这个指标来衡量胞状铝合金的耐火性能,用有限元分析方法计算了温度场及耐火极限.胞状铝合金具有很好的耐热性能,以略高于铝合金熔点的温度660°C加热时,厚为26mm、孔隙率为76%的胞状铝合金的耐火极限为无限长,且形状不发生变化;要使胞状铝合金的背面温度达到熔点,必须提高加热温度.胞状铝合金在高于710°C的温度下加热,其体积发生收缩,且收缩率随温度升高而增大.

胞状铝合金凝固过程中固-液两相区的附加力场

铝合金在泡沫化过程中和纯铝有着相似性,但在在凝固过程中具有纯铝所没有的固液两相区,单向凝固过程中离固相面距离不同固相含量也不同,因此会产生一个导致严重收缩现象的附加力场,采用物理数学模型与实验相结合的方法,研究了具有固-液两相区胞状铝合金凝固过程的规律,理论与实验结果符合良好.在合适的生长阶段采用各向同时冷却的方法则可以解决这种缺陷.采用这种方法制备的胞状铝合金的压缩屈服应力比胞状纯铝高40％以上.

胞状AlCu5Mn合金泡沫的压缩性能和能量吸收特性

用熔体发泡法制备孔隙率为51.5%～90.5%、孔结构均匀的胞状铝合金(AlCu5Mn),研究其孔结构、压缩性能、能量吸收能力、能量吸收效率和吸能性能。结果表明:胞状铝合金孔结构由高孔隙率(88.8%)时的大孔径、多边形孔向低孔隙率(62.5%)时的小孔径、球形孔孔结构过渡,其压缩应力(σ)—应变(ε)曲线具有线性变形阶段、屈服平台阶段和致密化阶段三个部分,由线性变形阶段进入屈服平台阶段所对应的εs值介于2%～9%之间;屈服强度σs*随着孔隙率的增大而下降,在孔隙率相同的条件下,胞状铝合金的力学性能优于胞状铝和多孔铝合金,其比刚度高于钢;当应变为定值时,胞状铝合金单位体积和单位质量的压缩吸能能力(C和Cm)都随着孔隙率的升高而降低,但是孔隙率在73.5%～82.1%范围内时,其Cm与ε的关系几乎不随孔隙率的改变而改变;对于孔隙率为51.5%～90.5%的胞状铝合金,它们的吸能效率的峰值都大于80%。胞状铝合金的C—σ和Cm—σ关系可以表征其吸能性能,从而可以根据实际工况选择作为减振吸能材料的胞状铝合金的最佳孔结构。

胞状铝(合金)的准静态压缩性能

测量了新型轻质(0.14ρ0～0.09ρ0,ρ0为纯铝的密度)高强度胞状铝合金(ZL111)和胞状纯铝的压缩应力(σ)-应变(ε)曲线.胞状铝合金的压缩屈服强度σs 比胞状纯铝高40%以上,其σ-ε曲线呈锯齿状,平台斜度((dσ)/(dε))比后者小.提出了确定泡沫金属材料致密化起始点εD的方法,为实际应用和科学研究提供了依据.