2011年将增加30%新船订单 2011年的新造船订单和2010年相比增长30%，至4013万CGT。首尔Shinyoung证劵研究院Um Kyeong-ah 预测“年底和年初相比，新造船价格将会增加10%”。需求最大的船型可能是集装箱船，多亏了全球良好的进出口形势。 全球造船行业已经触底的情绪扩散，自从2008年大幅下降后，新造船的需求不断提高。随着造船需求逐渐增加，全球船公司不再因为新订单而有更多心理负担。因此，造船业乐观地看待今年的新订单量，认为和去年相比将增加近30%。积极预测的原因之一是船舶融资市场已经再次被激活，这证明新造船市场的全面复苏。 2010年下半年船舶融资市场出现复苏迹象，自雷曼冲击以来，2010年第三季度全球船舶融资总额达到最高，比第二季度增加三倍。至此，长期冻结的船舶融资市场开始快速复苏。大多数船舶融资人士预测前景良好，融资市场将会在新造船市场切实增长的轨迹中发挥重要作用，因为船东会减少自己的资本而扩大贷款支付新船。同时，截止至2011年1月25日BDI停留在1292点，比去年年底的1773点跌幅27%。然而，大多数人预期BDI这次将触底，航运业和造船业在2011年将伴随全球经济复苏成功反弹。 一种可减轻船舶自重30%的新型材料 有一种经测试可减少30%船体重量的新型材料。对于一艘普通大小，舱容7000立方米 的货船而言，使用这种材料其重量可相应减轻1000多吨。德国弗劳恩霍夫机床和成型技 术研究院的科研人员已对一种加热后呈泡沫状的铝粉做了试验，这种材料不但比水轻且 硬度高。 加热几秒钟后铝材体积开始膨胀成海绵形状，其秘诀在于这种新材料的化学成分。它 是一种铝和钛氢化物粉末的混合材料，钛氢化物起着发泡剂的作用，就像酵母能使面团 膨胀。 科研人员希望借此能找到一种制造大型铝泡沫夹心板的加工方法，并最终用这种材料 代替船用钢板。为形成这样的夹心化合物，粉末首先被压成条状，然后将它们放在两块 钢板之间并送入烤箱内加热。当温度达到650摄氏度以上时，这种新材料开始膨胀并与钢 板粘在一起，整个过程不需要使用任何粘合剂。 试验证明这种新材料有足够的硬度，材料在高压条件下仅是变形并不破裂。它的好处 是：这种材料的船只在北欧一年四季都能航行，因为船壳能耐海水。 江苏出海通道南通启东吕四港航道通航 江苏出海大通道——南通启东吕四港航道正式通航。吕四港一期航道开通后，将逐 步开工建设五至十万吨级进港航道，五万吨级船可全天候通航，十万吨级船可乘潮通 航。 吕四港位于江苏长江口以北约六十公里处，岸外五公里有一条与之平行的既宽又深 的潮汐通道——小庙洪，东西长四十公里，最深处水深达二十多米，东接国际航线。 建成后，吕四港将成为江苏沿海乃至长江中下游地区主要出海口之一，成为上海国际 航运中心重要深水组合港之一。 由于座落在长江与沿海结构主轴线的结合部，该港与日本、韩国东隔黄海，与上 海南间长江。与其配套的崇启大桥、长江口北支航道与长江主航道连接贯通建设项目 都已正式“上马”。 目前，港内启东沿江船舶工业带已有中远海工基地等二十多个重大项目入驻，吸 引投资三百多亿元，滨海工业园已集聚一百六十八个项目，总投资一百八十亿元。 —9—
一、铝蜂窝板起源科学家发现，蜜蜂所做的六角六面状窝是一个杰作，它以最少的材料消耗，构筑成极为坚固的蜂窝，其结构要比其他任何形状的结构更强有力。因为这种多墙面的排列和一系列连续的蜂窝形的网状结构，可以分散来自各方的外力，使得蜂窝结构对挤压力的抵抗，比任何圆形或正方形要高得多。科学家对蜂窝结构的研究，给人们的启迪是，即使非常纤薄的材料，只要把它制成蜂窝形状，就能够承受很大的压力。正是收到蜂巢的启发，铝蜂窝板蜂窝结构材料才开始面世。 二、铝蜂窝板简介铝蜂窝板是结合航空工业复合蜂窝板技术而开发的金属复合板产品系列。该产品采用“蜂窝式夹层”结构，即以表面涂覆耐候性极佳的装饰涂层之高强度合金铝板作为面、底板与铝蜂窝芯经高温高压复合制造而成的复合板材。铝蜂窝板产品系列具有选材精良、工艺先进和构造合理的优势，不仅在大尺度、平整度有出色的表现，而且在形状、表面处理、色彩、安装系统等方面有众多的选择。此外，面板除采用铝合金外，还可根据客户需求选择其它材质，例如：铜、锌、不锈钢、纯钛、玻璃纤维、防火板等。 三、铝蜂窝板构造 采用高强度合金铝板作为面板与底板，中间用航空粘合剂内粘六角铝箔蜂窝芯，经热压复合成型并在铝板表面施加装饰性或防腐蚀性涂层的一种高档三层全铝结构装饰板材。 四、铝蜂窝板特点 - 板材平整度高 - 安装方便快捷 - 板材重量轻、强度高 - 可实现大块面的板材 - 蜂窝状芯材有助于空间的保温效果 - 丰富的颜色和表面处理可供选择 - 出色的定制化加工能力，满足客户的个性化需求 - 高质量材质和先进加工工艺，确保产品经久耐用 - 各种安装系统适用不同方案，且便于安装和日常维护 五、铝蜂窝板产品用途 （1）建筑幕墙外墙挂板（2）室内装饰工程（3）广告牌（4）船上建筑（5）航空制造业（6）室内隔断及商品展示台（7）商用运输车和货柜车车体（8）公共汽车、火车、地铁及轨道交通车辆（9）对环保要求很严的现代家具行业来说，用 铝蜂窝板来做家具的加工材料，是新世纪一种很好的材料选择，其完全无毒的绿色品质，让家具商在加工家具时，少了不必要的环保程序；另外,铝蜂窝板面板可多样化如实木，铝板，石膏板，天然大理石材，均可做成蜂窝板，材料选择方便。（10）铝蜂窝板隔断：铝蜂窝板隔断的出现，打破了以往传统的隔断模式，以其高贵、清新、气派的风格，赢得了中、高档办公空间的市场份额。
泡沫铝应用大全 一、国家安全方面需求 1、潜艇消音、导弹驱逐舰降噪需求 用泡沫铝吸声板与其背后空腔组成的吸声箱装在潜艇内部发动机室，可以降噪20分贝以上，有利于制造静音潜艇。 导弹驱逐舰等其它舰船也需要用泡沫铝吸声板对发动机室降噪以及制作间隔墙等。 2、制作复合装甲需求 新型复合装甲由陶瓷片、泡沫铝、芳纶纤维板组成，在中间或里层设置20mm 厚的泡沫铝材料，利用泡沫铝的吸能作用，使穿甲弹和破甲弹作用力分散，阻止其进入内部。 3、制作车辆防地雷底板 坦克车、装甲车、重卡车等底部采用V型，外部为装甲板，中层为泡沫铝板，里层为芳纶纤维板或钢板，防地雷。 4、军事指挥车、指挥所的需求 泡沫铝材料具有屏蔽电磁波的功能，可以屏蔽90分贝以上，制作军事指挥车、指挥所的内衬，使电信息保密。 5、制作防暴车需求 利用泡沫铝材料制作防暴车的复合装甲，防暴车重量可以减轻三分之一以上。 6、制作军用空投包装箱 目前我国军用空投包装箱采用美国哈丁技术制作，内部吸能减震材料为高密度塑料泡沫，使用泡沫铝为内部吸能减震材料，吸能减震能力提高10倍以上，即空投武装设备和弹药的安全性提高10倍以上。 7、制作舰船防爆甲板 舰船甲板用装甲板、泡沫铝板、钢板复合结构，甲板强度提高2倍以上，抗爆、抗弹能力提高2倍以上。 二、轨道交通方面需求 1、制作地铁车站的吸声内衬 用打孔泡沫铝吸声板制作地铁车站侧壁和顶部吸声板，厚度为10mm，背后设
置20mm厚空腔，即使在地铁车站的潮湿环境中仍然保持良好的吸声降噪效果，比使用其它吸声材料降噪效果提高一倍以上。 2、制作高速铁路隔音屏 制作高速铁路声屏障，高度为2800mm，打孔泡沫铝吸声板厚度为10mm，背后设置20mm厚空气层，后板为镀锌钢板。声屏障的内侧为泡沫铝裸面，可以吸音，整体墙可以隔音，达到高效降噪效果。泡沫铝被雨水淋湿后，降噪功能不降低，泡沫铝吸能减震，在列车经过震动下，铆钉不会松动，长期安全。 3、制作普通列车地板 普通列车泡沫铝地板为1mm铝板、15——20mm泡沫铝板、1mm铝板夹心板组成，泡沫铝密度为0.5g/cm³左右，具有优良的隔音、隔震功能；不燃烧，防火性能好；抗弯强度达到20Mpa左右，使用寿命长达30年以上；重量轻，为木板重量的1/2左右。 4、制作高速列车地板 高速列车用泡沫铝地板用1mm铝板、25——30mm泡沫铝板、1mm铝板夹心板组成，泡沫铝密度为0.5g/cm³左右。隔音20分贝以上，震动减少一个数量级，防火、耐腐蚀、抗弯强度达到20Mpa左右，不塌陷，使用寿命长达30年以上。 5、制作列车车门夹心 采用泡沫铝板作车门夹心材料，具有优良的隔音、隔震、隔热功能，承受力的载荷时，各向同性。 6、制作车厢内衬 地铁车厢采用20mm厚泡沫铝内衬，可以降低噪声20分贝以上。大线列车、高速列车、城铁列车的车厢侧衬采用20mm泡沫铝板、20mm聚氨脂泡沫复合板，具有优良的隔热和隔音双重能力。 7、制作客车厢间隔墙 采用泡沫铝板制作客车间隔墙，隔音隔振功能好，各方向强度一致、强度好，不产生鸟鸣声音。 8、制作电器柜 用泡沫铝夹芯板（0.5mm铝板、5——10mm泡沫铝板、0.5mm铝板）制作发电机、电动机、变频器、中央空调等产生噪音和电磁波设备的电器柜，可以降低噪声20分贝以上，屏蔽电磁波90分贝以上。 9、制作地铁隧道通风口消声器
夹层结构通常是由比较薄的面板与比较厚的芯子胶接而成。一般面板采用强度和刚度比较高的材料，芯子采用密度比较小的材料，如蜂窝芯、泡沫芯和波纹板芯等（如图10.4.1所示）。夹层结构具有质量轻、弯曲刚度与强度大、抗失稳能力强、耐疲劳、吸音和隔热等优点，因此在飞行器结构上得到了广泛应用。对结构高度大的翼面结构，蒙皮壁板（尤其是上翼面壁板）采用蜂窝夹层结构取代加筋板，能明显减轻质量；对于结构高度小的翼面结构，如操纵面，采用全高度夹层结构代替梁肋式结构，能带来明显的减重效果。以复合材料层合板为面板的夹层结构，由于材料的相容性，目前普遍采用Nomex 蜂窝芯子。 图10.4.1 蜂窝夹层结构示图 10.4.1 夹层结构的破坏模式与设计准则 （1）夹层结构破坏模式 夹层结构各种破坏模式如表10.4.1所示。实际上，结构破坏时几种破坏模式可能同时存在。此外，夹层结构对低能量冲击和湿热环境敏感，且修补较困难。设计时，要对各种可能破坏模式进行强度计算，还要进行防潮密封等设计。 （2）夹层结构设计准则 夹层结构设计，必须使其在设计载荷作用下满足强度和刚度要求，即: 1) 在设计载荷下，面板的面内应力应小于材料强度，或在设计载荷下，面板应变小于设计许用应变。 对于复合材料面板：设计外加载荷=设计载荷 。其中， n 是安全系数，是考虑附加湿热影响的载荷放大系数，。 2) 芯子应有足够的厚度（高度）及刚度，以保证在“设计外加载荷”下，夹层板不发生总体失稳、剪切破坏以及过大的挠度，并保证不发生胶接面剪切破坏。 3) 芯子应有足够的弹性模量和平压强度，以及足够的芯子与面板平拉强度，以保证在“设计外加载荷”下，面板不发生起皱失稳。 4) 面板应足够厚，蜂窝芯格尺寸应合理，以防止在“设计外加载荷”下发生芯格壁失稳及面板发生格间塌陷（即格内面板失稳）。 5) 应尽量避免夹层结构承受垂直于面板的平拉或平压局部集中载荷，以防止局部芯子压塌或镶嵌件拉脱。当集中载荷不可避免时，应采取措施，将载荷分散到其他承力构件上去。 6) 胶粘剂必须具有足够的胶接强度，同时还要考虑耐环境性能和老化性能。 7) 碳纤维层合面板与铝蜂窝芯子胶接面要注意防止电偶腐蚀问题。（通常用一层玻璃纤维布将两m n f ??m f 15.1~06.1=m f
※ 设计基本原理： 泡沫铝是近几十年发展起来的一种新型功能材料。它由三维网状金属骨架结构和间隙构成，如果在其中渗入增强体，将大幅地提高其力学性能，还有可能带来其他新的功能特性，或者使泡沫铝基基体原有的优良特性得到进一步提高。泡沫铝同时具有多孔结构和金属的双重特征,因而具有许多优良的特殊性能, 如热、声、能量吸收、电磁屏蔽、轻质、渗透性能等, 在汽车、航空航天、建筑、包装、运输等领域具有广泛的应用。SiCp 增强铝基复合材料具有较高的比强度、比刚度、弹性模量、耐磨性和低的热膨胀系数等优良特性, 已成为当前人们研究开发的热点之一。如将二者相结合成为碳化硅颗粒增强泡沫铝基复合材料, 则能取长补短, 同时兼有两种材料的优点, 成为一种新型的泡沫金属基复合材料。※ 制备工艺（熔体发泡工艺）： ① 流程图如下 ② 试验基体用材为纯Al, Si, Mg, 增强颗粒为10~ 14 μm 的W14 绿碳化硅颗粒( A-SiCp ) , 发泡剂200 目的TiH 2 粉末。试验装置如③ 所示。熔体发泡法制 备SiCp 增强泡沫铝基复合材料工艺流程为:首先将金属铝锭在高温箱形电炉熔化后, 在一定温度条件下加入10%~ 12% ( 质量分数) 的Si 作为添加剂和1% ~ 1。 5% ( 质量分数) 的Mg 作为助渗剂, 经调速电机驱动的搅拌器高速搅拌均匀, 升温后倒入预处理过的SiC 颗粒保温坩埚中, 再高速搅拌均匀, 冷却到固液两相区加入预处理过的发泡剂TiH 2, 高速搅拌均匀后, 保温一段时间, 使发泡剂 充分分解释放气体( H 2 ) , 气体滞留在熔体内冷却凝固后即产生大量孔洞。均匀 分布的( H 2) 使金属发泡成为所需的结构和形状, 同时SiC 颗粒分布于金属基体 中起到强化作用。 ③ 实验装置图： SiC 颗粒进行预处理 TiH 2 配料 搅拌 熔化 冷却 发泡 冷却
2.1泡沫铝材料的结构特点 泡沫铝是一种轻质功能材料，高孔隙率（60%~90%），孔径一般为0.1~6mm 孔隙结构主要有通孔和闭孔。 通孔，密度0.8~1.2g/cm3，孔隙率50%~70%，孔径1mm以下，高温气体和液体的过滤材料，散热材料 闭孔，密度0.2~0.5g/cm3，孔隙率80%~90% 2.2泡沫铝材料的吸声性能 表面几乎不存在可声波反射的平面。孔道中的空气在声波作用下会发生压缩-膨胀形变，将声能转变成热能。 孔隙结构对吸声能力影响较大 两种吸声形式即表面漫反射吸声和穿孔亥姆兹共振吸声。 在泡沫铝背后设置一空气层，形成泡沫铝吸声箱。随着泡沫铝背后空气层厚度的增加，吸声主频率逐渐向低频移动。 2.3泡沫铝材料的隔声性能 声波进入泡沫铝孔隙，引起孔隙中空气震动，继而金属间架振动，金属间架相互牵制，振动受阻而转化为热能。 通常使用的聚氨酯泡沫隔声材料，100mm厚最大隔声量为23dB，而泡沫铝材料20mm厚可以隔30dB以上。 密度对闭孔泡沫铝的整体隔声性能具有很大影响 不同密度新孔泡沫铝裸板的隔声性能变化趋势基本一致 厚度对闭孔泡沫铝裸板隔声性能具有显著影响 为了减小闭孔泡沫铝裸板中透孔和裂缝对隔声性能的影响，一般在工程中制成夹芯板。 相同密度和相同厚度的泡沫铝夹芯板比泡沫铝裸板隔声性能高。厚度太低会造成较多的裂缝和透孔，当两面贴板后，可以很好的解决透孔和裂缝所造成的声损失 2.4泡沫铝材料的压缩强度 与块体材料不同，多孔材料的性能测试还与材料的尺寸有关，对较大试样的多孔材料而言，可不考虑材料的尺寸效应。但对试样较小的多孔材料而言，要材料的尺寸效应。 闭孔泡沫铝压缩过程经历三个阶段：1、线弹性变形阶段2、坍塌变形阶段：初始坍塌和延续坍塌3、致密化变形阶段 动态压缩特征曲线与静态压缩时的特征一样，经历三个变形阶段。 动态与静态的压缩应力-应变曲线有着明显的差异：动态的曲线更加光滑，没有明显的平台区域；随着应变的增加，应力增加先快后慢再快，但一直处于增加的趋势，且在阶段2没有出现静态压缩时的应力突降现象；动态压缩的平台应力比静态压缩的平台应力大，且随着密度的逐渐增加，平台应力的差异也在缩小，应力-应变曲线也逐渐趋于一致。 静态压缩时速度慢，孔壁破裂后，闭孔内部的氢气就会慢慢释放出来，因此气体在压缩过程中忽略不计。但动态压缩时压缩速度很快，压缩闭孔泡沫铝的过程不单是孔壁和孔棱消耗外力所做的功，孔内的氢气也会引起一个附加强度的增量，由孔壁和孔棱坍塌造成的应力下降会得到一定的补偿，因此动态压缩比静态压缩时应力-应变曲线光滑。 Al基闭孔泡沫铝压缩曲线非常光滑，形变过程非常平稳，显示出典型的塑性泡沫材料特征。Al-6Si基闭孔泡沫铝压缩曲线有明显的起伏，显示出脆性材料的压缩特征，这是由于Al-6Si 基闭孔泡沫铝基体中含有大片状和长条状金相以及大量脆性相。 在铝合金中添加粉煤灰颗粒可以提高泡沫铝的压缩强度 添加短碳纤维可以显著提高泡沫铝的压缩强度 2.5泡沫铝材料的吸能性能
收稿日期:2013-02-05 基金项目:航空自然科学基金资助(2010ZF56025) 作者简介:刘杰,1985年出生,硕士,助理工程师,主要从事芳纶纸蜂窝的生产与研制,E -mail:dnaliujie@https://www.doczj.com/doc/3b6648804.html, 蜂窝夹层结构复合材料应用研究进展 刘一杰1一一郝一巍1一一孟江燕2 (1一北京航空材料研究院,北京一100095) (2一南昌航空大学材料科学与工程学院,南昌一330063) 文一摘一综述了有关铝蜂窝芯二芳纶纸蜂窝芯及其复合材料在制造工艺上的研究成果;蜂窝夹层结构复合材料在隔音二隔热二耐老化二冲击性能等方面的最新研究进展,并对蜂窝夹层结构复合材料的研究方向提出了几点建议三 关键词一铝蜂窝,芳纶纸蜂窝,复合材料,力学性能 Progress in Applied Research of Honeycomb Sandwich Composites Liu Jie 1一一Hao Wei 1一一Meng Jiangyan 2 (1一Beijing Institute of Aeronautical Materials ,Beijing一100095) (2一School of Material Science and Engineering ,Nanchang Hangkong University ,Nanchang一330063) Abstract 一In this paper ,the manufacturing processof the aluminum honeycomb core ,Nomex honeycomb core and composite materials have been reviewed.Furthermore ,the latest research progress of the honeycomb sandwich composites sound insulation ,heat insulation ,anti-aging ,impact properties and other aspects has been overviewed.And some suggestions of research directions of honeycomb sandwich composites are presented.Key words 一Aluminum honeycomb ,Nomex honeycomb ,Composites ,Mechanical property 0一引言 蜂窝夹层结构复合材料因其具有比强度高二抗冲 击性能好二减振二透微波二可设计性强[1-2]等优点,目前已经被广泛应用,特别是航空航天领域,蜂窝夹层结构以其优越的性能成为该领域不可缺少的结构材料之一三早期的蜂窝夹层结构复合材料芯材大多数为金属芯材,随后出现了纸蜂窝夹层结构复合材料以及纤维增强树脂蜂窝等蜂窝芯材三 目前的蜂窝夹层结构复合材料主要分为铝蜂窝夹层结构复合材料二Nomex 纸蜂窝夹层结构复合材料二玻璃钢夹层结构复合材料二棉布蜂窝夹层结构复合材料等[3],其中玻璃钢夹层结构复合材料已得到广泛的研究和应用,研究人员对于玻璃钢夹层结构复合材料的力学二隔音二隔热二抗冲击性能的研究都比较深入[4-6]三蜂窝夹层结构复合材料的性能主要由蒙皮和蜂窝芯材料的性能所决定[7],这些性能主要包括蒙皮的厚度与材质,蜂窝芯材的高度二材质二密度二 孔格大小以及形状等[8]三近些年,研究人员围绕蜂窝夹层结构复合材料做了大量研究并取得了一定成 果,本文对此作以简介三 1一铝蜂窝夹层结构 铝蜂窝芯材主要由铝箔以不同的胶接方式胶接,通过拉伸而制成不同规格的蜂窝,芯材的性能主要通过铝箔的厚度和孔格大小来控制,再将铝蜂窝芯材和不同的蒙皮材料复合,形成铝蜂窝夹层结构复合材料三铝蜂窝夹层结构复合材料具有较高的力学性能,其芯材铝蜂窝的制造成本也相对较低三但铝蜂窝夹层结构复合材料在某些环境中使用时易腐蚀,在受到冲击后,铝蜂窝芯材会发生永久变形,使蜂窝芯材与蒙皮发生分离[9-10],导致材料的性能降低三 部分研究者从胶接工艺对铝蜂窝夹层结构复合 材料进行了研究三张京等[11]从胶黏剂筛选二表面处理方法和固化工艺三个方面对铝蜂窝夹层结构的胶接工艺进行了研究三选择了流动性较好的J -47胶膜;在对表面处理方式的研究中采用磷酸阳极化处理;通过对剪切强度的对比确定了夹层结构的最佳固化工艺三铝蜂窝夹层结构的大面积粘接成型一直是夹层结构批量生产的难题,为此,韦生文[12]对铝蜂窝
泡沫铝研究综述 班级:材科102班 姓名：吴凯 学号：201004055 指导教师：吕平
泡沫铝研究综述 吴凯青岛理工大学 摘要：泡沫铝是一种新型的轻质结构功能材料。本文首先介绍在制造泡沫铝 的过程中起了至关重要的作用的发泡剂。泡沫铝中气源主要分为H 2源和C0 2 气源， 氢化物发泡剂应用较为普遍；其次对泡沫铝动态压缩力学性能的实验测量技术进行了总结；另外分析总结了泡沫铝随着气孔孔径的减小，它的力学性能、电磁屏蔽效能、吸音性能的变化；最后，介绍了泡沫铝作为结构材料、功能材料及功能结构一体化材料应用的研究现状。 关键词：泡沫铝；发泡剂；力学性能；冲击荷载；小孔径 Abstract:Foam aluminum is a new lightweight structure and function of materials. This paper describes the process in the manufacture of aluminum foam played a crucial role in the blowing agent. Aluminum foam in the gas source is divided into H2gas supply sources and CO2, hydrides foaming more general; followed by dynamic compression of aluminum foam mechanical properties of experimental measurement techniques are summarized; another analysis summarizes the aluminum foam with pore size decreases, its mechanical properties, changes in electromagnetic shielding performance, acoustic performance; Finally, the research status of aluminum foam as a structural material, structural and functional integration of functional materials materials applications. Keywords:Foam aluminum；Vesicant；Mechanical Properties；Impact load；Small Aperture 引言 泡沫铝是一种新型的轻质结构功能材料，粉末冶金法是一种制备泡沫铝的重要的方法。在泡沫铝内部含有大量分布可控的孔洞，并以孔洞作为复合相的新型复合材料，具有良好的吸能、减震、缓冲、隔音吸声、隔热、电磁屏蔽、质量轻、高比能等优良的物理和力学性能。另外，研究小孔径泡沫铝对泡沫铝的发展有重要意义，当泡沫铝气孔细化到lmm左右时，可分散细化缺陷，使泡沫铝的结构均匀性提高，而泡沫铝孔结构的均匀化可使其形变的不均匀性降低。研究表明，平均孔径的减小可以使泡沫铝力学性能、能力吸收性能等得到提升。因此，研究小孔径泡沫铝、全面提升泡沫铝性能是当今泡沫铝的重点研究方向之一。正因为泡沫铝有如此多有意的性能，近些年来它在航空航天、汽车、船舶、建筑、装潢、环保、医药等领域被广泛使用。 1.泡沫铝发泡剂 铝的熔点为660℃，通常低温发泡剂不适合金属铝的发泡。在泡沫铝的生产中应用较多的是无机类热分解型发泡剂。概括起来主要是氢化物型和碳酸盐型。 1．1氢化物发泡剂 在众多的氢化物中，TiH 2和ZrH 2 被认为是最佳的发泡剂[1]，原因是它们在 400～600℃释放出发泡气体——氢气，这与铝金属的熔点(660℃)和铝合金的熔点(577℃)比较接近[1]。工业生产中，由于成本和资源等因素，TiH 2 应用比较普遍， 因此国内外发泡剂研究通常集中在TiH 2方面。可以利用未经处理的TiH 2 所释放的
1.1.夹层结构 一种复合构造的板、壳结构，它的两个表面由很薄的板材做成,中间夹以较轻的夹芯层。前者称为表板,要求强度高；后者称为夹层，要求重量轻。第二次世界大战时,为了充分利用木材资源,英国的“蚊式”轰炸机上就采用了全木质夹层结构。一般夹层结构用于机翼、尾翼、机身、箭体、箭头、减速板、发动机短舱、隔音装置、防火隔板等。与薄壁结构的薄蒙皮相比，夹层板的厚度大得多，抵抗失稳能力强，重量还可减小，而且表面光滑，气动外形良好。但它的制造工艺复杂，工艺质量又不易检验，所以应用受到限制。夹层结构表板的材料有铝合金、不锈钢、钛合金和各种复合材料。夹层材料有轻质木材、泡沫塑料等，也可用金属材料或复合材料制成波纹板夹层或蜂窝型夹层（见蜂窝结构）。夹层与表板一般用胶粘结在一起,也可用熔焊、焊接连接,形成整体。在总体受力分析中，认为上、下两表板只承受表板面内的拉、压力和剪切力,不能承受弯矩和扭矩,而中间夹层只承受垂直于夹层中面的切力。夹层结构与一般板壳结构受力分析的唯一差别在于挠度计算中除了考虑弯曲力矩产生的挠度外，还要考虑剪力的影响。夹层结构的两表板之间距离较大，所以夹层结构的弯曲刚度比一般板壳结构大得多，失稳临界应力显著提高。夹层结构自身不用铆钉,免除了钉孔引起的应力集中,提高了疲劳强度。夹层结构与相邻结构的连接较为复杂，夹层本身的局部接触强度较弱,又需承受连接的集中力,因此必须妥善进行接头设计。 1.1.类型、特点及应用 类型： 按面层分类：玻璃钢、金属、绝缘纸、胶合板、塑料板等 按芯层分类：泡沫夹层结构、波板夹层结构、蜂窝夹层结构等。特点：轻质夹芯 高强度面层
泡沫夹层结构的夹芯材料是泡沫塑料其质量轻、刚度大、保温隔热性能好。但是强度不高 蜂窝夹层结构的夹芯材料是蜂窝材料(玻璃布蜂窝、纸蜂窝、棉布蜂窝等) 特点：质量轻、强度大、刚度大 应用：构件尺寸较大、强度要求较高的部件。如图： 波板夹层结构 波板夹层结构的夹芯材料是波纹板(玻璃钢波纹板、纸基波纹板和棉布波纹板)。 特点：制作简单，节省材料，但不适用于曲面形状的制品，质量轻、刚度大。
航天器蜂窝夹层结构复合材料热变形分析 航天返回与遥感 sPACECRAjRECO,,】隅Y&R]lIESENSG 第28卷第3期 2O07年9月 航天器蜂窝夹层结构复合材料热变形分析 方宝东张建刚申智春张文巧 (上海卫星工程研究所,上海200240) 摘要蜂窝夹层结构复合材料在航空,航天结构中已得到了广泛的应用.文章从热变形分析角度出 发,对蜂窝夹层结构复合材料的热变形分析问题提出了几点看法. 关键词蜂窝夹层结构复合材料热变形分析航天器TheThermalDeformationAnalysisofHoneycomb SandwichStructureCompositeMaterialsinSpacecraft FangBaodongJiangangShenZhichunZhangWenqiao (Sh~nskaInstitute0fSatelliteEngineering,Sh~nska2OO24O) AbstractThehoneycombsandwichstructurecompositematerialshavebroadapplicationfor spacecraftinthedo— mainofaeronauticsandaerospace.Fromtheaspectofthethermaldeformation,someviewpoi ntsaboutthermaldeforma—tionanalysisinthehoneycombsandwichstructurecompositematerialsareputforward. KeyWordsHoneycombsandwichstructureComix~itematerialsThermaldeformationanal ysisSpacecraft 1引言 蜂窝夹层结构复合材料具有质量轻,抗弯性能 好等特点,在航空,航天领域中有着广泛的应用【】J,
年产5000吨多功能泡沫铝新材料项目 一、项目提出背景 多功能泡沫铝是国家“八六三”高技术重点项目（编号：2002AA334060）以及教育部重点科技项目（编号：98048），该项目有东北大学负责研发，目前已经通过国家验收。 多功能泡沫铝材料是以铝为原料，采用一系列创新技术，制成的一种多用途新型材料。（产品的技术指标为：密度0.2～0.6g/cm3,孔隙率75%～90%，导热系数0.25～0.62w/m.k,压缩强度3～5Mpa,吸音率61%～78%，隔音量60～80分贝。）泡沫铝主要用于飞机、舰船、轿车、地铁、建筑等行业，作缓冲、隔音和吸音材料，市场前景广阔，经济和社会效益显著。 由于泡沫铝材料具有密度小、隔音、吸音、减震、隔热等多种特殊功能，先进国家已广泛应用于交通、运载工具、机械、建筑等行业上。例如泡沫铝夹心板材料应用在汽车、坦克、装甲车、机动战车、军用汽车、地铁列车、高速火车上制做壳体及间隔墙，既吸音、隔音、占空间小、强度高、保温、又减轻自重。用在潜水艇上，可以吸音和隔音，使潜艇运行时无声音，不易被对方发现。用泡沫铝夹心板可以制做高架铁轨、高速公路和铁路的隔音屏，制作地铁地道和车站的顶棚吸音板等，防止噪声对环境的污染。用泡沫铝材料制作轿车等车辆的前、后和侧部防冲挡（保险杠），可以吸收撞击力，当车受撞击时能够保护人和车免遭伤害，从而提高安全性。上述情况说明，本项目产品应用领域十分广泛，具有显著的经济效益和社会效益。 二、国内外技术发展概况及国内需求 日本、美国、德国、韩国等先进国家已将“泡沫铝”材料广泛地应用于建筑、交通运输、机械、电子和通讯等行业上。在建筑上做间隔墙、地
一、铝蜂窝板起源 科学家发现，蜜蜂所做的六角六面状窝是一个杰作，它以最少的材料消耗，构筑成极为坚固的蜂窝，其结构要比其他任何形状的结构更强有力。因为这种多墙面的排列和一系列连续的蜂窝形的网状结构，可以分散来自各方的外力，使得蜂窝结构对挤压力的抵抗，比任何圆形或正方形要高得多。科学家对蜂窝结构的研究，给人们的启迪是，即使非常纤薄的材料，只要把它制成蜂窝形状，就能够承受很大的压力。正是收到蜂巢的启发，铝蜂窝板蜂窝结构材料才开始面世。 二、铝蜂窝板简介 铝蜂窝板是结合航空工业复合蜂窝板技术而开发的金属复合板产品系列。该产品采用“蜂窝式夹层”结构，即以表面涂覆耐候性极佳的装饰涂层之高强度合金铝板作为面、底板与铝蜂窝芯经高温高压复合制造而成的复合板材。铝蜂窝板产品系列具有选材精良、工艺先进和构造合理的优势，不仅在大尺度、平整度有出色的表现，而且在形状、表面处理、色彩、安装系统等方面有众多的选择。此外，面板除采用铝合金外，还可根据客户需求选择其它材质，例如：铜、锌、不锈钢、纯钛、玻璃纤维、防火板等。 三、铝蜂窝板构造 采用高强度合金铝板作为面板与底板，中间用航空粘合剂内粘六角铝箔蜂窝芯，经热压复合成型并在铝板表面施加装饰性或防腐蚀性涂层的一种高档三层全铝结构装饰板材。 四、铝蜂窝板特点 - 板材平整度高 - 安装方便快捷 - 板材重量轻、强度高 - 可实现大块面的板材 - 蜂窝状芯材有助于空间的保温效果 - 丰富的颜色和表面处理可供选择 - 出色的定制化加工能力，满足客户的个性化需求 - 高质量材质和先进加工工艺，确保产品经久耐用 - 各种安装系统适用不同方案，且便于安装和日常维护 五、铝蜂窝板产品用途 （1）建筑幕墙外墙挂板（2）室内装饰工程（3）广告牌（4）船上建筑（5）航空制造业（6）室内隔断及商品展示台（7）商用运输车和货柜车车体（8）公共汽车、火车、地铁及轨道交通车辆（9）对环保要求很严的现代家具行业来说，用铝蜂窝板来做家具的加工材料，是新世纪一种很好的材料选择，其完全无毒的绿色品质，让家具商在加工家具时，少了不必要的环保程序；另外,铝蜂窝板面板可多样化如实木，铝板，
复合材料蜂窝夹层结构在飞机中的应用 摘要：蜂窝夹层结构复合材料的应用越来越广泛，特别是在一些特殊领域，尤 其是在飞机制造中，蜂窝夹层结构复合材料已逐渐覆盖了飞机的整个机身结构， 事实证明，蜂窝夹层结构对飞机的使用有着非常明显的帮助。本文介绍了蜂窝夹 层结构的典型蜂窝几何结构、面板、蜂窝芯材类型和性能，阐述了蜂窝夹层结构 在国外、国内飞机上的应用，并结合蜂窝夹层结构应用的一些细节论述了相应的 设计方法。 关键词：复合材料；蜂窝夹层结构；飞机 飞机结构设计的基本原则是在满足强度要求的前提下，使结构尽可能轻，这 一要求将不可避免地导致需使用稳定的薄蒙皮来承受拉伸、压缩载荷，以及剪切、扭转、弯曲载荷的耦合作用。在传统的飞机结构设计中，采用纵向加强件、增稳 桁条、翼肋、隔框等结构对蒙皮进行加固，不可避免地导致结构增重问题。夹层 结构是提高结构比刚度的有效结构形式之一，复合材料夹层结构具有重量轻、强 度刚度好、耐热、吸声隔音、抗冲击、抗疲劳等特点，广泛应用于航空航天、汽车、通信、轨道车辆、造船、医疗器械、体育器材、土木工程等领域。 一、复合材料蜂窝夹层结构 复合材料夹层结构由两个薄面板和中间夹芯层组成，芯层和面板一般用胶粘 接在一起，或用熔焊或焊接成一个整体。 夹层结构的荷载传递方式与工字梁相似，上下面板主要承受由弯矩引起的面 内拉压应力及面内剪应力，而芯材主要承受横向力产生的剪应力，上下面板间的 距离增加了截面的惯性矩，提高了结构的抗弯刚度和材料的有效利用率与结构效率。 复合材料蜂窝夹层结构的强度与蜂窝几何形状及蜂窝芯材有关。根据蜂窝的 几何形状，蜂窝芯层分为标准六角形芯、矩形过膨胀芯、强化波纹芯、方格芯、 特殊夹芯等。其中增强正六边形的强度最高，其次是正六边形蜂窝，因其制作简单，材料消耗低，强度高，因而应用最广。 复合夹层结构的面板材料包括铝合金、钛合金、不锈钢、玻璃钢等复合材料，目前在航空结构中应用较多的是碳纤维单向带或织物增强复合材料。芯材有金属 或非金属蜂窝、泡沫塑料等。金属蜂窝芯层主要为铝蜂窝，非金属蜂窝芯层主要 有诺梅克斯纸蜂窝、玻璃布蜂窝、碳纤维蜂窝等，其中，铝蜂窝或诺梅克斯纸蜂 窝具有压缩模量高、质量轻的优点，成为飞机结构中广泛应用的夹芯材料。 铝蜂窝夹芯结构一般在大剪切载荷下使用，面板通常由金属板材制成。由于 铝蜂窝与碳纤维面板一起使用，铝蜂窝与复合材料面板胶接时难以配合，此外， 由于两种材料的热膨胀系数相差较大而引起的固化变形也很明显，若对两种材料 间的电绝缘处理不当，易发生电化学腐蚀。 诺梅克斯纸蜂窝强度略低于铝蜂窝，但其具有良好的韧性及抗损伤性，质量轻、抗压强度高、抗剪强度和疲劳强度好，具有各向异性特点，抗弯刚度/质量比及抗弯强度/质量比大；吸声、隔声、隔热性能好，易于协调复合材料黏接及组装，无腐蚀问题，还能满足FST(烟雾毒性)等要求，具有比铝蜂窝更少的局部不稳定问题。诺梅克斯纸蜂窝夹芯通常与碳/玻璃纤维预浸料一起使用，由于其丰富的应用经验和适中的成本，在航空领域得到了广泛的应用。 二、蜂窝夹层结构复合材料的基本特性 1、质量轻，比强度高，尤其是抗弯刚度高，同等质量的蜂窝夹层结构复合材
铝蜂窝板技术要求 一、材料要求 1、采用3003H24 铝合金板材。 2、采用耐候性能优异的氟碳树脂涂层（PVDF），氟碳树脂含量不应低于70%，或具有更高性能的涂层系统。 3、本工程铝蜂窝板厚度为20mm ，表面氟碳辊涂处理，膜厚≥25μm，表面高光（光泽度≥70%），颜色与高光效果均以最终确认的色板为准。背板采用聚酯烤漆处理，膜厚≥7μm。 4、铝蜂窝芯为六边形结构，边长不宜大于6mm ，其铝箔厚度不宜小于 0.05mm ，经过专业的防腐处理，且具有气压平衡孔。 5、蜂窝铝板夹层结构应符合GJB/T1719 的要求，铝蜂窝芯材用胶粘剂应符合HG/T7062 的要求。胶粘剂应具有耐候性和韧性，不得使用快干易脆的环氧胶，并不应对铝材产生腐蚀，有害物质限量应符合GB18583 的要求，按照 GB/T7124-2008 和GB/T7122-1996（2004 ）试验的拉伸剪切强度和剥离强度宜符合下表要求。 胶粘剂性能要求 6、胶粘剂采用进口强力双组份聚氨酯塑性胶粘剂，不得采用快干易脆的环氧树脂胶，以满足耐候性的需求。 二、质量及加工技术要求 1、铝蜂窝板外观应整洁，切边平直整齐无毛刺，正反面无铝蜂窝芯外露，折边处无明显裂纹，非装饰面无影响产品使用的损伤，产品无脱胶。
2、铝蜂窝板供应商必须具备加工制作单曲面、双曲面及不规则型铝蜂窝板的成套技术装备，并保证能够进行批量的规模生产能力。 此外，装饰面外观质量还应符合下表的要求。 外观质量 3、铝蜂窝板的外形尺寸和尺寸允许偏差 1）铝蜂窝板厚度不小于20mm 。 2）矩形平面板的尺寸允许偏差应符合下表的要求，异形板的尺寸允许偏差由供需双方商定。 尺寸允许偏差
Equipment Manufacturing Technology No.09，2018 泡沫铝材料具有相对密度低、 质量轻、比表面积大、比力学性能高、阻尼性能好的结构特点，同时具有轻质、吸声、隔声、吸能、减震、电磁屏蔽等多种优良性能。泡沫铝的概念最早由美国人B.Sosnick 等提 出[1]，随后日本、德国、中国等开始投入研究。泡沫铝夹芯板具有轻质、高比强度和比刚度的突出特点，并 且具有良好的吸能、减震及电磁屏蔽等性能，在汽车制造、轨道交通、航空航天、 海运等领域有着广阔的应用前景。 对于泡沫铝夹芯板而言，弯曲是最常见的承载形式，因此需要研究泡沫铝夹芯板的抗弯强度。Zarei 等对弯曲载荷下的泡沫铝夹芯板进行了实验和数据研究[2]。查海波等对泡沫铝层合梁的弯曲性能进行了实验研究，指出其具有良好的复合性能[3]。范爱琴等通过准静态三点弯曲测试了不同芯层厚度的泡沫铝夹芯板的刚度，获得了载荷-位移曲线和失效形貌[4]。本工作是对钢板为上下面的泡沫铝夹芯板进行了三点弯曲试验，用ABAQUS 仿真模拟了泡沫铝夹芯板的三点弯曲过程及其失效模式，并将试验和仿真结果进行了比较。 1试验 1.1试验材料及准备 泡沫铝夹芯板的芯层是7050基体泡沫铝，面板用304不锈钢板。采用线切割将泡沫铝切割成厚度为15mm ，150mm ?30mm 的板，钢板切割成厚度为 1mm ，150mm ?30mm 的板。制作泡沫铝夹芯板时为了得到更好的粘结性能，首先使用砂纸打磨粘结面并用清水清洗，然后将其置于120°C 恒温下的电烤箱中烘烤4h.再使用丙酮清洗泡沫芯体和钢面板表面；将配好的环氧树脂粘结剂均匀的涂抹在面板和芯体上粘结成试样；将粘结好的泡沫铝夹芯板放在刷了环氧树脂脱模剂的托盘上，并在试样上放置 特制压具对其施压， 把托盘置于恒温80°C 的电烤箱中加热2h ，加热结束后把试件放在室温下冷却48 h.实验制得的泡沫铝夹芯板如图1（a ）所示。1.2试验过程 本实验采用WDW-50E 微机控制电子万能试验机对泡沫铝夹芯板进行三点弯曲试验。如图1（b ）所示，两个支座之间的长度L 是80mm ，两边悬臂梁的长度H 都是35mm ，压头和支座的直径d 都是10mm ，泡沫铝夹芯板的宽度b =30mm ，芯层泡沫铝的 厚度c =15mm ，面板的厚度t =1mm.压头以2mm/min 的位移载荷向下压泡沫铝夹芯板，计算机会记录加载的压力P 和下压的位移S . （续下图） 泡沫铝夹芯板的三点弯曲实验研究和仿真模拟 王冬，闫畅，宋绪丁 （长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室， 陕西西安710064）摘要：泡沫铝夹心板是一种新型复合材料，具有低密度、高比强、高比刚度、吸能减振、隔热、隔音等性能，可广泛用于航空航天、机械工业、汽车等领域。本文对泡沫铝夹芯板在三点弯曲载荷下的变形特性进行了试验研究和数值模拟。基于有限元软件ABAQUS 建立了泡沫铝夹芯板的三维有限元模型，并采用扩展有限元法（XFEM ）对模型在三点弯曲过程中的破坏模式进行了模拟。模拟的结果和试验结果基本吻合。关键词：泡沫铝夹芯板；三点弯曲试验；数值模拟中图分类号：TG146.2 文献标识码：A 文章编号：1672-545X （2018）09-0094-02 收稿日期：2018-06-30 基金项目：中央高校基金项目（310825175007；310825163407；310825161001） 作者简介：王冬（1994-），男，山西运城人，硕士，主要研究方向：新型材料及加工工程。 （a ）泡沫铝夹芯板试 样 94
基于MSC软件的泡沫铝夹芯板的动力学建模 作者：南京航空航天大学谢益新王轲 摘要：泡沫夹芯板是一种新型结构材料，本文试结合模态试验，利用MSC 软件将泡沫铝夹芯简化为标准蜂窝结构模型来进行快速建模。首先通过模态试验测得泡沫铝夹芯板的动力学特性，再基于孔隙率相等准则用标准蜂窝结构模型替代泡沫夹芯，再结合首阶模态计算与试验结果的对比确定蜂窝壁厚。文中对一种实际泡沫夹芯板进行建模，其结果初步证明了用标准蜂窝结构模拟泡沫铝夹芯结构的可行性。 关键词：泡沫铝；动力学实验；标准蜂窝；动力学模型 1 引言 泡沫金属是孔隙度到达90%以上的，具有一定强度和刚度的多孔金属。而泡沫铝是一种在铝基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的新型轻质多功能材料。泡沫铝合金由于其孔隙率高，比表面积大，密度低，具有多种特性，而被广泛应用于冶金、建筑、机械、交通、化工、通讯、民用等方面。泡沫铝合金的性能包含力学性能、超声衰减性能、电磁屏蔽性能、隔热性能、流通性能等。影响泡沫铝性能的因素有很多．其中．制备工艺、基体材料、细观胞体形貌及孔隙度的不同均可能会影响其性能。甚至会带来很大差异。目前人们对泡沫铝合金性能的研究主要集中在力学性能和吸能性能的研究上。 本论文利用模态试验测得泡沫铝夹芯板的动力学特性，针对泡沫铝夹芯板的特点、性质，以标准蜂窝结构来模拟泡沫铝夹芯，利用MSC 软件进行结构建模，计算其模态。而后结合动力学试验结果来修正有限元模型中特定参数。所做工作旨在验证用标准蜂窝结构来模拟泡沫铝夹芯的方法，实现泡沫铝夹芯板的简单快速建模。 2 研究方法： 泡沫铝的性能除依赖于相对密度和铝的金属特性外，还取决于多孔隙的微观结构，这种微观结构决定了泡沫铝夹芯板的宏观性能。本文针对泡沫铝夹芯板的多孔特性，采用同样具有高孔隙率的六角蜂窝结构来代替泡沫铝夹芯进行简化建模。 为了建模取值和绘制网格的方便将单个正六边形蜂窝的边长定为5.77mm,通过调整蜂窝的壁厚来控制整个蜂窝层的孔隙率。首先结合实验批次的泡沫夹芯板的孔隙率确定壁厚的取