開孔泡沫鋁孔結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能研究.pdf

1、該文通過文獻(xiàn)檢索,簡述了泡沫鋁的主要制備方法、性能特點及應(yīng)用領(lǐng)域,簡要介紹了滲流法制備的泡沫鋁的特點、在泡沫鋁力學(xué)行為研究上所取得的成果,以及目前所存在的主要問題.在此基礎(chǔ)上,該文主要研究了滲流法制備開孔泡沫鋁中孔結(jié)構(gòu)及參數(shù)的控制工藝,并著重對所制備的各種參數(shù)泡沫鋁的壓縮力學(xué)行為、沖擊波衰減特性進(jìn)行了研究.首先,采用滲流法制備了單一孔徑、混合孔徑及球形孔的開孔泡沫鋁合金.研究了孔徑尺寸及其混合方式、泡孔形狀對泡沫鋁相對密度的影響.結(jié)果表

2、明,隨著孔徑的增大,泡沫鋁相對密度增大;不同孔徑相混合的孔結(jié)構(gòu)可有效的降低泡沫鋁的相對密度;與不規(guī)則孔結(jié)構(gòu)泡沫鋁相比,球形孔結(jié)構(gòu)泡沫鋁的相對密度更低.其次,采用ZL104合金制備了不同孔徑和相對密度的開孔泡沫鋁合金,并對其進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)壓縮實驗.研究了泡沫鋁在不同應(yīng)變率下的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)特征、參數(shù)的變化對泡沫鋁壓縮力學(xué)性能及吸能性的影響.準(zhǔn)靜態(tài)實驗的結(jié)果表明,孔徑的變化對泡沫鋁壓縮力學(xué)性能的影響不顯著,而隨著相對密度的增大,泡沫鋁壓

3、縮力學(xué)性能升高,相同應(yīng)變量下吸能量上升;動態(tài)壓縮實驗結(jié)果表明,開孔泡沫鋁硅合金具有明顯的應(yīng)變率效應(yīng),即隨著應(yīng)變率的提高,其屈服強度和流動應(yīng)力均升高,因此,同樣應(yīng)變下所吸收的能量增加.另外,對制備過程中泡沫鋁合金基體組織和性能的變化進(jìn)行了研究,結(jié)果表明用滲流法制備的泡沫鋁合金的基體顯微組織粗大,力學(xué)性能低于相同材質(zhì)的鋁合金.然后,該文還研究了填充硅橡膠對泡沫鋁力學(xué)行為的影響.采用向開孔泡沫鋁中填入硅橡膠的方法制備出了含硅橡膠泡沫鋁,并對其

4、進(jìn)行了不同應(yīng)變率條件下的壓縮實驗.結(jié)果表明與單純泡沫鋁相比,含硅橡膠泡沫鋁的壓縮應(yīng)變量顯著增加,因此其吸能量上升,且在0.05~0.55的應(yīng)變范圍內(nèi),其理想吸能效率均能保持在0.6~0.7,因而顯示了優(yōu)異的吸能特性.此外,動態(tài)壓縮實驗還表明含硅橡膠泡沫鋁具有非常明顯的應(yīng)變率效應(yīng).最后在一級輕氣炮裝置上對平均相對密度為0.33、孔徑為0.75mm的泡沫鋁進(jìn)行了沖擊波壓縮實驗,研究了泡沫鋁對沖擊波的衰減效應(yīng),并得到了這種參數(shù)泡沫鋁的Hugo