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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。
泡沫铝性能及制备技术泡沫铝是一种具有轻质、高强度、吸能、隔热、耐高温等特点的新型材料，广泛应用于航天、汽车、轨道交通等领域。
本文将介绍泡沫铝的性能特点以及制备技术。
泡沫铝的性能特点：1.轻质：泡沫铝的密度通常在0.5-1.5 g/cm³之间，比铝合金的密度低，比重约为0.3-0.7，因此具有非常轻的重量。
2.高强度：泡沫铝通过气孔结构形成网络状的连续骨架，能够提供良好的强度和刚度。
其抗压强度通常在1-14MPa之间，具有较好的载荷承载能力。
3.吸能：泡沫铝在受到冲击或挤压时，气孔会发生塌陷变形，吸收能量从而降低外界对物体的冲击力。
4.隔热：泡沫铝具有优良的隔热性能，由于其中的气孔能有效地阻碍热传导，使其成为一种理想的隔热材料。
5.耐高温：泡沫铝的熔点较高，可达660℃，在高温环境下具有较好的稳定性。
泡沫铝的制备技术：泡沫铝的制备主要有两种方法：粉末冶金法和气相法。
1.粉末冶金法：该方法通过将铝粉末与气孔形成剂混合，然后在高温下进行烧结制备。
主要包括以下几个步骤：（1）原料准备：选择纯度较高的铝粉末作为基础材料，同时添加一定比例的气孔形成剂，如焦炭粉末、氯化钠等。
（2）混合：将铝粉末和气孔形成剂进行混合，以保证气孔均匀分布。
（3）压制：将混合物进行压制，通常采用半干压制法或等静压制法。
（4）烧结：将压制得到的坯体放入高温炉内进行烧结，在恰当的温度下，气孔形成剂会挥发或燃烧生成气体，形成铝的气孔结构。
（5）后处理：对烧结得到的泡沫铝进行除鼓泡、抛光等工艺处理，使其表面光滑。
2.气相法：该方法通过热分解气相反应制备泡沫铝。
主要包括以下几个步骤：（1）原料制备：选择合适的前驱体材料，如铝烷化合物，如三乙基铝、三异丙基铝等。
（2）膨胀：将前驱体材料加热至其热分解温度，释放出金属铝和气体产物，产生气孔。
（3）固化：将释放出的金属铝和气体产物在冷却后进行固化，固化后形成气孔结构。
（4）后处理：对固化得到的泡沫铝进行除鼓泡、抛光等工艺处理。
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。
一、引言现代工艺技术的发展，使得泡沫金属的制备技术日趋完善，制造成本不断降低。
以泡沫铝为代表的泡沫金属是近年来发展较快的一种新型功能结构材料。
作为结构材料，它具有轻质和高比强度的特点；作为功能材料，它具有减震、吸收冲击能、耐高温、隔声、吸声[1]、隔热、不燃烧、抗腐蚀、电磁屏蔽等物理性能[2-6]。
最主要的是它可以将低密度、高刚度、冲击吸能性、低热导性、低磁导率和良好的阻尼性综合在一起[7]。
在需要综合利用这些性能的领域内，泡沫金属有着广泛的应用前景[8-9]。
泡沫铝按照基体材料的不同，可将其分为泡沫纯铝和泡沫铝合金两类。
由于泡沫铝合金同时具有纯铝和其它合金元素的性能，与泡沫纯铝相比其强度和吸能能力通常得到了提高。
常见的泡沫铝合金有泡沫铝硅合金、铝镁合金和铝铜合金。
按照孔结构的不同，可将泡沫铝分成开孔和闭孔两种[10]。
泡沫铝具有较高的压缩强度，同时具有较长的平台应力。
压缩过程中的大量能量在近似恒定的应力下被吸收[11]，从而使得泡沫铝具有很强的吸能能力。
关于泡沫铝吸能性能的研究文献很多。
Pkarash等人[12]认为泡沫铝的能量吸收能力不仅与基体材料的弹塑性有关，还与其它一些耗散过程有关，如破碎的孔壁之间的摩擦。
Beals等[13]通过对密度不均匀的Alcna 泡沫材料的测试分析，指出密度梯度是削弱泡沫材料能量吸收能力和效率的重要原因。
在传统的管式吸能装置中，采用泡沫铝作为填充物可以提高结构的刚度和吸能能力，从而改进缓冲吸能装置的性能。
国外许多文献都报道了由泡沫铝充当芯材的夹心式组合结构的静动态压缩力学行为的实验研究，国内该方面的文献比较少。
泡沫铝,是一种新型的功能材料, 其发明只有四十余年的历史。
Sosnik 在1948 年提出利用汞做发泡剂, 在液态铝合金中气化制取泡沫铝的想法。
在1956 年, Ellist根据这一想法成功地制造了泡沫铝。
20 世纪60 年代, 美国Ethy l 公司已成为研制泡沫铝的科研中心基地。
膈聿膁羇螀羂肁泡沫铝的制备方法、性能及应用袁薅薅袀蒀芁螆摘要: 池沫铝是一种新型多功能材料, 具有独特的结构和许多优异的性能, 其应用前景可观,应用范围日益扩大。
本文概述了泡沫铝的各种制备方法、性能及应用。
结果表明：根据制备过程中铝的状态可以将制备方法分为三类: 液相法、固相法、电沉积法；泡沫铝的性能研究方面主要研究了物理性能、力学性能、吸能特性、阻尼性能、吸声性能；泡沫铝主要应用为建筑材料、装饰材料、防音材料、抗振材料、型材及汽车制造业。
国外对该领域的研究已相当深人、系统,与国外相比, 我国对泡沫铝材料的研究起步较晚,研究尚处于实验范围内, 所以, 我国今后还应进一步加强泡沫铝材料的研究。
螅莆聿节蚅薈莈关健词：池沫铝；制备方法；性能；应用；较晚袄艿衿袅肅蒇蚂中图分类号：TG146.2荿蚁羄袇蚇芀羅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。
泡沫铝的制备方法腿膄蒅袇肂肄蚆1莄芇肆薀芄膄蕿制备泡沫铝的方法有多种, 根据制备过程中铝的状态可以分为三大类:液相法、固相法、电沉积法。
液相法螄膆莁蒄肅螈羁1.1蚀罿薄袇袈螂薄通过液态铝产生泡沫结构, 可在铝液中直接发泡, 也可用高分子泡沫或紧密堆积的造孔剂铸造来得到多孔材料。
螁螃莅肈莀蚃薆在铝液中直接产生气泡可得到泡沫铝。
通常, 气泡由于浮力而快速上升到铝液表面, 但可以加入一些细小的陶瓷颗粒增加铝液粘度阻止气泡的上升。
当前,熔体发泡主要有两种方法:直接从外部向铝液中注入气体; 在铝液中加入发泡剂。
羃膇芈膂袃膄螀(1) 直接注气法各种泡沫铝合金都可用此法生产, 包括铸造铝合金A359,锻造合金1061、3003、6061等。
为了增加铝液粘度,需要加入碳化硅、氧化铝等颗粒。
