海綿金屬鋁介紹

2023-08-17

海綿金屬是疏松多孔、類似海綿的金屬，而不是海綿。

近些年來,科學家們陸續(xù)研制出大小不一互相串通的孔洞金屬。由于它像海綿,所以又被稱為海綿金屬。這種海綿金屬中的孔洞體積占整個金屬體積的85～95%,因此它的重量非常輕,只有同成分同體積金屬的**之一到五**之一。如1立方米的鋁重2700公斤,而1立方米海綿鋁的重量只有178公斤,比軟木還要輕得多。由于海綿金屬具有多孔質(zhì)輕的獨特結(jié)構(gòu)和性能,故它用途廣泛。如人們利用海綿金屬多孔,能使氣體和液體可順利通過的特點,制成一種不怕腐蝕的過濾器,可用來過濾各種氣體、油類及各種水溶液、金屬溶液等。利用海綿金屬多孔消音能力強的特點,人們把它用在空氣壓縮機上,可起到很好的消除或減少機器噪音的作用。在房屋建筑上用其做成隔音的嵌板,效果**理想。”——引自《奇異的“海綿金屬”》

談輕量化泡沫鋁是未來車用鋁合金新發(fā)展方向它像泡沫一樣，孔隙率大、比外表積高、阻尼減震強；又像金屬一樣，比鋼強度高、耐高溫、質(zhì)量還輕，泡沫鋁是在鋁基體中包括無數(shù)個氣泡的輕質(zhì)多孔金屬特征,具有廣泛運用遠景。

首要結(jié)構(gòu)特色

(1)孔結(jié)構(gòu)可調(diào)?？煞譃閮煞N狀況:一種是具有獨立孔洞結(jié)構(gòu),渙散的氣泡或空心的顆粒散布在金屬基體中(稱之為海綿鋁);另一種是具有貫穿的孔洞結(jié)構(gòu)(稱之為蜂窩鋁)。

(2)孔徑較大。改變規(guī)模為0.1——10.0mm(一般粉末冶海多孔金屬孔徑徑不大于0.3mm)。

(3)空泛率高。改變規(guī)模為40%——90%（一般粉末冶金多孔金屬空泛率不大于30%）。

(4)密度小。改變范圈為0.2——0.9/cm3（僅為同體積鋁的1/10——1/3）。

首要功用特色高阻尼減震功用及沖擊能量吸收率：阻尼功用為金屬鋁的5-10倍?？紫堵蕿?4%的泡沫鋁發(fā)作50%變型時，可吸收2.5MJ/M3C以上的能量。

杰出的聲學功用：

1、隔聲功用（閉孔）：聲波頻率上800-4000HZ之間時，閉孔泡沫鋁的隔聲系數(shù) 達0.9以上。
2、吸聲功用（微通孔和通孔）：聲波頻率在125——4000HZ之間時，通孔泡沫鋁的吸聲系數(shù)大可達0.8，其倍頻程均勻吸聲系數(shù)超過0.4。

**的電磁屏蔽功用：電磁波頻率在2.6-18GHZ之間時，泡沫鋁的電磁屏蔽量可達60-90dB。

杰出的熱學功用：通孔泡沫鋁因為其孔洞彼此連通，在強制對流條件下具有杰出的散熱性。不燃燒且有較好的耐熱性。耐腐蝕性、耐候性好，低吸濕，不老化，無毒性。

　　易加工：切開、鉆孔、膠結(jié)便利；經(jīng)模壓可曲折成所需形狀；能用有機或無機漆進行外表處理；能夠雙面蒙皮，構(gòu)成大尺度的輕質(zhì)、高剛度板。

　　易裝置：泡沫鋁資料能夠被裝置在高處而無需機械起重設(shè)備，如：天花頂棚、墻面和房頂?shù)?，能夠選用機械辦法或直接用螺釘銜接和固定，也能夠用粘接劑粘貼在墻或天花板上。

　　金屬薄板——泡沫鋁——金屬薄板構(gòu)成的“三明治”結(jié)構(gòu)承繼了泡沫鋁的優(yōu)異功用，并具有很高的抗彎強度，可用作新型建材、機車車輛的高剛度結(jié)構(gòu)件等。

　　泡沫鋁制備首要為凝固法、燒結(jié)法、堆積法等，其間溶體發(fā)泡法相對簡略，孔隙可控，本錢較低，比較合適規(guī)?；霎a(chǎn)大標準的泡沫鋁資料。

泡沫鋁具有輕質(zhì)、高比強度、高比剛度、阻尼減震、吸聲隔熱、電池屏蔽等特色，在航空航天、高速芯片、車輛、均有所運用，近些年又逐步進入轎車范疇泡沫鋁經(jīng)典運用之一就是泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)，因為歸納了泡沫鋁和金屬板件的功用，這種結(jié)構(gòu)強度較好，剛度進步2倍以上，阻尼、防撞才能進步3倍以上，且同比質(zhì)量大大下降。

　　OME公司從前規(guī)劃過一款轎車，底盤選用了泡沫鋁三明治板結(jié)構(gòu)，這種資料運用后，在同種結(jié)構(gòu)下能夠減低25%的分量。據(jù)報道，如果將泡沫鋁零件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的轎車鑄件，在零件強度不變的狀況下，質(zhì)量能夠減輕50%以上。此前，BMW曾聯(lián)合澳大利亞輕金屬功用研討中心（LKR），研發(fā)了一種泡沫鋁結(jié)構(gòu)的發(fā)動機支架，在強化車架剛度，進步構(gòu)架穩(wěn)定性的一起還能耗散機械振動和熱能。而德國卡曼轎車公司則選用三明治式復合泡沫鋁材來制造吉雅轎車（Ghiaroadster）的頂蓋板，在質(zhì)量下降25%的一起，剛度比本來的鋼構(gòu)件大7倍左右，真可謂一舉兩得。

　　泡沫鋁作為吸能緩沖結(jié)構(gòu)存在時，多是運用在吸能盒、門梁結(jié)構(gòu)、保險杠中，能夠到達緩沖吸能的意圖。例如用泡沫鋁作夾芯制造轎車保險杠，具有吸收碰擊動能的功用，因為回彈率很小（小于3%），能夠有用防止二次磕碰損傷。

　　我們再詳細聊聊我們比較生疏的幾項：吸能盒這種填充結(jié)構(gòu)吸能才能，大于吸能盒與泡沫鋁單獨吸收能量之和，并且因為泡沫鋁的各向同性，在偏置磕碰中也能取得很好的能量吸收。跟著人們安全意識的進步，行人安全概念也逐步成形。而這種結(jié)構(gòu)能夠**吸收掉車輛以15Km/h速度碰擊的**能量，正能對行人安全起到維護作用。NVH吸熱隔音上，泡沫鋁也能起到馬到成功的功效。比方它就被運用在了客車消音器中?？蛙嚺菽羝鳎菽X吸聲板通過耐火處理，能夠適用在近600℃的尾氣溫度。降噪作用為阻抗型消聲內(nèi)芯、并聯(lián)共振式消聲內(nèi)芯消聲器的2——3倍，分量減輕1/3左右。此外，用泡沫鋁制造轎車地板、距離、車門夾心板等也能到達隔音、隔震的作用。頂蓋轎車頂蓋作為轎車上大面積的掩蓋件，怎么歸納分量和強度的要求一向讓廠家頭疼。選用泡沫鋁夾心板，厚度僅為2mm左右，剛度為鋼板頂棚的7倍，分量還能減輕50%以上。

將泡沫鋁和碳纖維復合資料等結(jié)合，能夠緩解碳纖維成本高、脆性大，易斷裂的缺陷，又能取得杰出的隔熱靜音、耐高溫功用。

　　反過來也是一樣的，將碳纖維作為輔材運用于泡沫鋁中，進步泡沫鋁自身的功用也是大有遠景。碳纖維增強鋁基泡沫的研討，試驗作用也闡明其在堅持泡沫鋁原有功用的基礎(chǔ)上，進一步了解物理功用，終究取得高吸能、阻尼減震、孔壁耐性較好的泡沫鋁。怎么取得更好的三明治結(jié)構(gòu)，加強泡沫鋁和其他材料之間的結(jié)合力，強化功用特色，或者是尋求出一種新的結(jié)構(gòu)，如多層的夾層結(jié)構(gòu)等也不失為一種比較好的挑選。

　　總之，雖然泡沫鋁的研討現(xiàn)已比較深化，在其他工業(yè)中得到了多方面的運用，可是關(guān)于轎車工業(yè)來說，它還遠遠沒有到達**老練的境地，現(xiàn)在也僅在一些轎車零部件上運用，但作為一種功用**的材料，它的運用遠遠不止如此，將來泡沫鋁和多種材料之間的結(jié)合會是一種趨勢。

　　小結(jié)：泡沫鋁作為一種功用**的資料，在轎車范疇的位置應(yīng)該更高，在鋁合金大行其道的現(xiàn)代轎車工業(yè)中，它應(yīng)該得到更多的注重。找到更好的結(jié)構(gòu)和材料復合辦法，或許是這種資料的新發(fā)展方向。