下载文档原格式
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。
超全面泡沫铝制备工艺汇总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。
其特殊的结构决定了它具有许多致密金属所没有的特殊性能，结构特点如：性能特点包括：泡沫铝性能的优劣主要取决于其孔隙率、孔径、通孔率、孔类型、比表面积等孔结构参数，而其孔结构参数主要取决于制备工艺。
因此泡沫铝的制备技术已成为新材料领域的研究热点。
下面就泡沫铝的制备工艺做详尽介绍：1、固态金属烧结法用这种方法生产的泡沫铝多数具有通孔结构,这是由于大部分固相法通过烧结使铝颗粒互相联结,铝始终保持在固态。
1.1、粉末冶金发泡法工艺原理是将混合铝粉与发泡剂粉,经压缩得到具有气密结构的预制体,加热预制体使发泡剂分解释放出气体,迫使预制体膨胀得到泡沫铝。
粉末冶金发泡法工艺流程：特点：一是与其他方法比较可用的合金成分更为广泛,有利于改善泡沫铝的力学性能;二是可以直接制造形状复杂的部件。
缺点是该方法工艺参数区间较窄,成本较高,制得的泡沫铝尺寸有限。
1.2、散粉烧结法此方法多用于制备泡沫铜。
由于铝粉表面具有的致密氧化膜将阻止颗粒烧结在一起,因此用散粉烧结法制备泡沫铝相对困难。
这时可以通过变形手段破坏氧化膜,使颗粒更易粘结在一起;或加入镁、铜等元素在595~625摄氏度烧结时形成低共熔合金。
这种生产方法包括三个过程:特点：优点是工艺简单、成本低,缺点是孔隙率不高、材料强度低。
如果用纤维代替粉末烧结同样可制得多孔材料。
1.3、粉浆成型法粉浆成型法是将金属铝粉、发泡剂(氢氟酸、氢氧化铝或正磷酸)、反应添加剂和有机载体组成悬浮液,将其搅拌成含有泡沫的状态,然后置入模具中加热焙烧,接着浆开始变粘,并随着产生的气体开始膨胀,最终得到一定强度的泡沫铝。
如果把粉浆直接灌入高分子泡沫中,通过升温把高分子材料热解,烧结后同样可制得开孔泡沫材料。
特点：所制得的泡沫铝强度不高并有裂纹。
1.4、烧结溶解法铝粉与盐粉均匀混合,压制成坯,在压制过程中盐粉基本保持原貌,铝粉发生塑性变形,填充盐粒之间的空隙形成连续的网状基体。
泡沫铝的制备技术泡沫铝是一种具有轻质、高强度和良好吸能特性的新型材料。
它由铝合金制备而成，通过控制气体发泡剂在融化的铝合金中释放气体，形成气孔结构。
在本文中，我将详细介绍泡沫铝的制备技术。
1.铝合金材料准备：选择适合的铝合金材料作为原料。
常用的铝合金包括铝硅合金、铝镁合金和铝锰合金等。
合金中的铝含量通常在80%以上。
2.铝合金材料预处理：将铝合金材料进行破碎、筛分和清洁处理。
破碎可以增加原料的表面积，有利于气体发泡剂的扩散和释放。
筛分可以控制原料的粒径范围，使气体发泡剂均匀地分布在铝合金中。
清洁处理可以去除杂质，提高泡沫铝的质量。
3.铝合金材料熔化：将预处理后的铝合金材料放入特定的熔炉中进行高温熔化。
铝合金的熔点通常在600-900摄氏度之间，熔化温度根据具体合金的种类和要求进行控制。
4.气体发泡剂注入：在铝合金熔融状态下，将气体发泡剂注入熔融金属中。
常用的气体发泡剂包括钠硼酸、钠铝酸盐和钠氢杂酸等。
气体发泡剂的选择和注入量可以根据要求进行调整，以得到所需的气孔结构。
5.发泡：在气体发泡剂注入后，通过搅拌或其他搅动方式，将气体发泡剂均匀地分散在铝合金中。
随着气体的释放，铝合金中形成大量的气孔结构。
气孔的大小和分布可以通过调整气体发泡剂的类型和用量来控制。
6.冷却和固化：在发泡过程中，由于气孔的形成，铝合金会逐渐冷却固化。
冷却过程中，泡沫铝的形状和结构会逐渐稳定。
7.切割和后处理：冷却固化后的泡沫铝可以进行切割和后处理。
切割可以根据具体需要，制作出不同形状和尺寸的泡沫铝制品。
后处理可以包括表面处理、热处理和物理性能测试等。
以上是泡沫铝的基本制备技术。
不同的制备方法和工艺参数会对泡沫铝的性能和结构产生不同的影响。
因此，在实际制备过程中需要根据具体要求进行优化和调整。
随着科学技术的不断进步，泡沫铝的制备技术也将得到更多的改进和发展，为泡沫铝的应用提供更广阔的空间。
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。
