基于瞬间液相连接成形泡沫铝三明治的弯曲失效行为

泡沫铝三明治结构(aluminum foam sandwich,AFS)既具有泡沫铝轻质、阻尼减震、吸能防护等优异特性,又能解决单一泡沫铝强度较低、易损坏等问题,在航空航天、汽车制造、轨道交通、精密机床等工业领域具有广阔的应用前景。本工作基于熔体发泡法,采用瞬间液相结合技术,以纯TA2为面板、Al-2Ca合金为发泡基材,制备尺寸为80 mm×80 mm×18 mm的泡沫铝三明治结构,泡沫芯中含有大量均匀的孔隙,其中多面体状的孔隙占据了较大面积;面板与芯层之间观察到平均厚度为7.5μm的结合界面,各元素在结合层处形成扩散并以金属间化合物的形式存在。测试结果表明:不同密度的三明治结构在弯曲实验下的载荷曲线呈现出线弹性区、快速降载区和平台区三个明显的区域;试样所能承受的最大峰值载荷为1120.5 N、屈服强度为15.64 MPa,随着密度的提高,芯部孔隙率的减小,AFS材料的抗弯强度随之提高;弯曲程度在15 mm时,AFS密度增加15.9%的情况下,弯曲吸能W_(EA)和比吸能W_(SEA)分别提高3.59倍和3.22倍;失效模式为泡沫铝芯层的压缩密实变形和芯材剪切、开裂以及TA2面板的弯曲变形和剥离失效,试样不同位置不同应力的共同作用造成了AFS材料的多种效模式。