本發(fā)明涉及一種泡沫鋁材料及其制備方法,尤其涉及一種負(fù)泊松比開孔泡沫鋁材料及其制備方法。
背景技術(shù):
負(fù)泊松比材料又稱為拉脹材料(auxetic),是一類泊松比為負(fù)數(shù)的特殊材料,當(dāng)材料發(fā)生拉伸變形時(shí),垂直于載荷的方向會(huì)發(fā)生側(cè)向膨脹;而當(dāng)材料發(fā)生壓縮變形時(shí),垂直于載荷的方向會(huì)發(fā)生側(cè)向收縮。由于負(fù)泊松比材料具有獨(dú)特的負(fù)泊松比特性和材料集中效應(yīng),使其在剪切模量、抗斷裂韌性、壓痕阻力以及能量吸收和抗沖擊性能方面都比相同組成、相同密度的正泊松比材料更加優(yōu)異。目前用于防護(hù)結(jié)構(gòu)的負(fù)泊松比材料主要為負(fù)泊松比微結(jié)構(gòu)材料,大多數(shù)細(xì)觀結(jié)構(gòu)呈內(nèi)凹狀,盡管其具有很強(qiáng)的抗沖擊性能,但是其加工方法的復(fù)雜性以及高昂的成本限制了其進(jìn)一步應(yīng)用的可能性。
另一方面,泡沫鋁是一種以鋁或鋁合金為骨架、含大量胞孔的三維多孔金屬材料,具有低密度、高比剛度、緩沖抗震、耐腐蝕以及獨(dú)特的表面效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),而且其多孔結(jié)構(gòu)和金屬特性讓泡沫鋁在能量吸收、吸音隔音和電磁屏蔽等方面具有優(yōu)異的性能,使其在汽車、航空、建筑等方面得到了廣泛的應(yīng)用。泡沫鋁按照胞孔單元是否相互連通可分為開孔泡沫鋁和閉孔泡沫鋁兩大類,由于開孔泡沫鋁連通的孔隙結(jié)構(gòu),使其在吸聲方面得到廣泛使用,閉孔泡沫鋁由于孔隙是相互獨(dú)立性的,通常用于隔音,此外閉孔泡沫鋁的比剛度、比強(qiáng)度相比于開孔泡沫鋁更高,緩沖吸能特性也更強(qiáng)。閉孔泡沫鋁主要是通過熔體發(fā)泡法、注氣發(fā)泡法以及粉末冶金法等方法進(jìn)行制備,在產(chǎn)生氣泡時(shí)要確保氣泡相對(duì)穩(wěn)定并且不溢出,開孔泡沫鋁則主要是通過滲流鑄造法和熔模鑄造發(fā)進(jìn)行制備。對(duì)于泡沫鋁材料,相對(duì)密度是其一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)特征參數(shù),它對(duì)泡沫鋁材料的力學(xué)性能(如楊氏模量、屈服強(qiáng)度等)有較大影響。相對(duì)密度越大,其強(qiáng)度越高。
泡沫鋁的泊松比為正值,若能通過一定的制備方法使其負(fù)泊松比變?yōu)樨?fù)值,則獨(dú)特的負(fù)泊松比特性能使其受到?jīng)_擊載荷作用時(shí),材料會(huì)從四周自動(dòng)集中于加載處,提高了局部的相對(duì)密度,從而進(jìn)一步提高局部強(qiáng)度,使材料能夠通過吸收更多的能量。此外負(fù)泊松比開孔泡沫鋁的剛度也會(huì)隨著沖擊載荷的增加而非線性的提高,能夠承受更大的載荷,因此具有巨大的科學(xué)和工程意義。
當(dāng)泡沫鋁材料作為一種緩沖吸能部件或材料使用時(shí),本發(fā)明所涉及到負(fù)泊松比開孔泡沫鋁是通過傳統(tǒng)正泊松比開孔泡沫鋁制備而成,其內(nèi)部元胞壁呈現(xiàn)內(nèi)凹狀,所以可以實(shí)現(xiàn)單位長度材料微觀結(jié)構(gòu)中更小的孔隙空間,這不僅可以提高泡沫鋁
聲明:
“負(fù)泊松比開孔泡沫鋁材料及其滲流鑄造制備方法與流程” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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