泡沫铝应用简介70页PPT

新材料应用蓝海拓展——泡沫铝泡沫铝是一种在金属铝基体中分布有无数气泡的多孔质材料。

目前，日本与德国在研究、生产和应用泡沫铝与其他金属泡沫方面居世界领先地位。

我国对泡沫铝材的研究始于1980s后期，已取得了一系列的研究成果，但尚未取得突破性的成就，仍然处于起步阶段，未形成生产力。

性能表现泡沫铝的性能主要取决于分布在三维骨架间的孔隙特征,即气孔的形态和分布,包括孔的类型（通孔或闭孔）、孔的形状、孔的分布、孔的结构（孔径、孔隙率、比重等）。

1物理性能泡沫铝最明显的特点就是重量轻、密度低,随孔的变化而变化,比重仅为同体积铝的0.1—0.6倍，但其牢固度却比泡沫塑料高达4倍以上。

泡沫铝材料的导电性要比实心铝材料小得多,相反电阻率就大得多,是电的不良导体。

泡沫铝的导热性能比实心铝小得多,约为实心铝的0.1—0.2倍。

另外,泡沫铝还具有刚性大、不易燃、不易氧化、不易产生老化、耐候性好、回收再生性好等特点。

对于承受弯曲负载的装置,所用材料应具有较高的比强度,通过对泡沫铝和几种常见结构材料（铝、钢）的比强度值（泡沫铝：铝：钢=5:2.5:1）比较,可知泡沫铝具有高比强度的特点。

实验研究表明,适当的热处理可以提高其比强度。

因此,泡沫铝可用于承受较大的弯曲负载装置中。

2力学性能同其他多孔材料一样,泡沫铝的弹性模量、剪切模量、弹性极限等均随孔隙率的增大而呈指数函数下降。

(1)抗拉强度泡沫铝的抗拉强度很低,几乎无延伸率,表现为半脆性。

实验发现孔径大小对其拉伸性能有一定的影响。

相对密度相同时,孔径小的拉伸强度比孔径大的高。

(2)抗压强度泡沫铝的抗拉强度虽然很低,但它的抗压强度却较高。

泡沫铝压缩应力一应变曲线可以分3个区域：线弹性区、屈服平台区、致密化区。

孔径不同的泡沫铝的压缩应力一应变曲线形状基本相似,不同主要表现在塑性平台的高度上,实验发现,孔径大小与塑性平台的高度并不是某种简单的线性关系,而是在某一孔径下塑性平台最高。

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。

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。

泡沫铝产品的性能优势及其在各领域的应用前景分析——泡沫铝优势主要集中在其优良的性能，如：1）超轻性。

密度为0.2~0.4g/cm3，约为铝密度的1/10，钛密度的1/20，钢密度的1/30，钢密度的1/30，以及木材密度的1/3。

2）吸音性。

泡沫铝可以通过气孔壁的振动来吸收声音的能量，用来消声。

去除噪声。

3）耐热性。

具有较高的耐热性，一般铝合金的溶解温度在560•700℃左右，单泡沫铝即使加热到1400℃也不溶解，而且在高温下不释放有害气体。

4）电磁波屏蔽性。

泡沫铝对高频电磁波有良好的屏蔽左右，能够使电磁干扰降低80%以上；等等。

——泡沫铝材料有着上述各种优良性能，因此，在汽车装备、航空航天、建筑行业及环境保护等领域中常用作减震消声、电磁波屏蔽材料、阻燃和热交换材料、过滤材料等等，具有非常好的应用前景。

泡沫铝材料的应用一方面是作为结构材料，另一方面是作为功能材料。

泡沫铝主要应用领域及其用途资料来源：CNKI——公路、铁路声屏障应用领域随着科学技术的快速发展，城市车流量的不断增加，公路、铁路边的噪声已经干扰了人们的正常生活。

而传统的隔声屏障（玻璃纤维、岩棉和矿棉）在道路上经日晒雨淋造成老化，空气中的灰尘易造成孔隙的堵塞，逐步失去了吸音功能，同时粉尘飞散对大气环境造成了二次污染。

目前作为新型的环保无纤维吸声材料，发泡铝在日本、韩国、美国和加拿大等国家被广泛地运用于道路两边的隔声屏障。

其吸声隔声效果非常显著，且不受雨天和日晒的影响。

——军事应用领域发泡铝具有优异的力学性能，能有效吸收缓冲冲击力，可复合成高密度防爆钢板，也可作为防火防爆门的填充材料、防爆基材，被广泛应用在防爆缓冲领域。

如：军事方舱、装甲车、坦克、潜艇、军事基地等。

当外部发生爆炸时，发泡铝优良的耐冲击性能可以吸收第一次冲击波，从而使设施内部的冲击最小化，降低爆炸压力，使人员伤亡最小化。

与 200 毫米厚的钢门相比，发泡铝夹芯钢板，重量只有原来的 1/5，强度却增加了 10 倍，具有优良的防爆功能。