泡沫铝性能及制备技术

泡沫铝的性能及应用泡沫铝是一种由金属铝制成的网状材料，具有高度的孔隙率和轻质性质。

它具有许多独特的性能和广泛的应用领域。

本文将详细介绍泡沫铝的性能及其应用。

首先，泡沫铝具有低密度和轻质性质。

由于其内部孔隙结构，泡沫铝具有非常低的密度，通常在0.3至0.9g/cm³之间。

与普通铝金属相比，其重量减少了80%以上。

这使得泡沫铝成为一个理想的轻质结构材料，可以在减少重量的同时提供强度和刚性。

其次，泡沫铝具有优异的热性能。

泡沫铝的导热系数非常低，通常在0.1至0.5W/(m·K)之间。

这意味着泡沫铝可以有效隔热，并具有良好的保温性能。

因此，泡沫铝经常用于热交换器、隔热板和保温材料等领域。

泡沫铝还具有良好的声学性能。

由于其内部孔隙结构，泡沫铝可有效吸收声波，减少噪音污染。

这使得泡沫铝在噪音隔离、声学吸收和声学衰减等领域有广泛的应用。

此外，泡沫铝还具有优异的机械性能。

虽然泡沫铝的密度很低，但其内部结构可以提供良好的结构强度和刚性。

泡沫铝具有较高的压缩强度和抗剪强度，使其在结构设计中具有广泛的应用前景。

泡沫铝的应用领域非常广泛。

以下是一些典型的应用领域：1.航空航天领域：泡沫铝具有轻质和高强度的特性，使其成为航空航天器材料的理想选择。

它可以用于制造航空发动机部件、燃气涡轮叶片和导热保护材料等。

2.汽车工业：由于泡沫铝具有轻质和良好的吸能能力，它可以用于汽车碰撞保护结构、声学隔离材料和热隔离材料等。

3.炉具领域：泡沫铝具有优异的隔热性能和耐腐蚀性，可用于制造炉具内胆、燃烧室和隔热罩等。

4.电子领域：泡沫铝具有良好的电磁屏蔽性能和导热性能，可以用于制造电子设备外壳、散热器和电源部件等。

5.建筑领域：泡沫铝可以用作装饰材料、隔热材料和声学材料，用于制造建筑立面、墙体板材和屋顶保温材料等。

总之，泡沫铝作为一种独特的金属材料，在轻质化、保温隔热和声学吸音等领域具有广泛的应用前景。

随着科学技术的不断发展，泡沫铝材料的性能将进一步提升，其应用领域也将不断拓宽。

1.2.1浇注法(A)熔体发泡法这种方法的工艺过程是:向熔融的金属中加入增粘剂,使其粘度提高,然后加入发泡剂,发泡剂在高温下分解产生气体,通过气体的膨胀使金属发泡,然后使其冷却下来或者浇注可以得到泡沫金属。

常用的发泡剂为TIHZ、ZrH:等金属氢化物。

(B)颗粒浇注法这种方法通过把熔融金属浇注到充满散状颗粒的模中,而获得具有连通的蜂窝状结构或海绵状结构的泡沫金属。

这些颗粒可以是耐热和可溶的(如氯化钠)时,它们可以从铸件中被浸洗掉,形成具有连通孔隙的多孔金属;当使用松散的非可溶性填料(如多孔陶土球、泡沫玻璃、空心刚玉球、泡沫碳等无机填料)时,则可获得金属一颗粒复合体。

(C)球形颗粒加入法先将金属在塔竭中熔化,然后加入颗粒或中空球并同时进行搅拌,使这些颗粒均匀地分散到金属熔体中去,使金属的温度降低,当金属熔体的粘度足以使金属熔体不再发生偏析和分层时,即颗粒物质在金属熔体中被固定了,此时停止搅拌并让熔体凝固下来。

这种方法适用于制备高熔点的泡沫金属,如泡沫钨等。

(D)失蜡浇注法此法采用液态高熔点物质充填海绵状泡沫塑料的孔隙,使之硬化后,加热使塑料气化而获得海绵状孔隙的铸型。

将液态金属浇入此铸型,冷却凝固后除去高熔点物质后,便得到与原海绵状泡沫塑料模具有相同结构的泡沫金属。

1.2.2沉积法(A)电镀法该方法是将所需的金属镀到经过硬化和化学预镀的聚氨基甲酸乙脂表面上,并达到所需的厚度,再通过热分解法将聚氨基甲酸乙脂去掉,得到具有非常均匀孔隙分布及相当高孔隙率的泡沫金属。

(B)阴极溅镀沉积法通过在一定的惰性气体压力下对一基片进行溅射,从而得到被捕获惰性气体原子均匀分布的金属片,然后把它加热到高于其熔点的温度,并一直加热到足以加热使那些被捕获的气体膨胀,形成具有封闭孔的蜂窝状的泡沫金属。

(C)气相蒸发沉积法在较高的惰性气氛中缓慢蒸发金属材料,形成金属烟。

金属烟在自身重力和惰性气流携带下沉积,疏松地堆砌起来,形成亚微米尺度的多孔泡沫结构。

渗流铸造法制作泡沫铝的工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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泡沫铝材料的制备与有限元模拟泡沫铝材料是一种轻质、高强、具有良好吸声和隔热性能的新型功能材料。

由于其独特的优点，泡沫铝材料在许多领域都具有广泛的应用前景，如汽车、航空航天、建筑和国防等。

因此，研究泡沫铝材料的制备技术与有限元模拟对其性能的影响具有重要意义。

泡沫铝材料的制备方法主要有物理发泡法、化学发泡法和机械搅拌法等。

其中，物理发泡法是最常用的方法，其工艺流程如下：将混合物放入模具中，置于一定温度和压力条件下；发泡剂分解产生气体，导致混合物膨胀，形成泡沫铝材料；通过观察泡沫铝材料的泡孔结构，发现泡孔大小、分布和密度等因素对其性能有较大影响。

同时，泡沫铝材料的力学性能也表现出明显的各向异性，其中沿垂直于泡孔方向的性能较好。

有限元模拟是一种常用的数值分析方法，可以用来预测泡沫铝材料的性能。

在有限元模拟过程中，需要选择合适的材料模型、边界条件和有限元软件。

其中，材料模型需要考虑泡沫铝材料的弹性模量、泊松比和密度等参数；边界条件需要考虑材料的受力情况；有限元软件可选择ANSYS、SolidWorks等。

通过有限元模拟，可以得出泡沫铝材料的应力、应变和疲劳寿命等性能指标。

在应力分析中，发泡剂的加入使得泡沫铝材料的应力水平显著降低；在应变分析中，泡沫铝材料的应变主要发生在泡孔内，并且沿泡孔方向的应变最大；在疲劳寿命分析中，泡沫铝材料的疲劳寿命随着泡孔密度的增加而降低。

通过对泡沫铝材料的制备与有限元模拟研究，发现制备过程中的发泡工艺对泡沫铝材料的性能具有重要影响。

同时，有限元模拟结果表明，泡沫铝材料的应力、应变和疲劳寿命等性能指标受到泡孔结构、密度等因素的影响。

然而，目前的研究还存在一些不足之处，如制备过程中工艺参数的控制、有限元模拟中材料模型的精度等问题需要进一步探讨。

为了更好地应用泡沫铝材料，未来的研究方向可以从以下几个方面展开：优化制备工艺：进一步研究发泡工艺中的关键参数，如发泡剂类型、温度和压力等对泡沫铝材料性能的影响，为实现制备过程的优化提供依据。

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。

合肥工业大学硕士学位论文泡沫铝的熔体发泡法制备及其性能研究姓名：郑海务申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：凤仪2003.2.1泡沫铝的熔体发泡法制备及其性能研究摘要０ｒ泡沫锅是一种结构和功能～体化的材料√本文采用熔体发泡法，／透跫提关理论分耩帮控秘发遐滠度、搅拌隧阕、爨溢黠闻、诞节发泡裁含黧等铡铸出了孰结构蒸本可控、孔洞分布均匀的闭孔泡沫铝样品。

在此基础上，礤究了泡沫铝的动态力学性能以及导逛、导热程电磁屏蔽嚣锈莲饿髓。

使用撵普金淼压杆测试了泡沫铝试样的动态压缩性能。

实验结果表强，泡沫锤熬聪鼹强发涟着澎交率魏罐热蘧增麴；瘟交黠露钵豺瓣的成变率敏感度影响很小，但是泡沫铝的应变率敏感度不是常数，而是睫饕真应交翦璞热霭耀大，在秘榉的盛变下，夔着寂交率变铯糕度黎增大而增大：泡沫铝的能量吸收随着成变率的增加而增加并且和泡沫铝戆密度鬻关；溅沫铝憋吸能效率睫麓应变率瓣增糖略有下降。

研究了泡沫绢的导热系数耩电导鬻与箕徽结构（孔隙率、孔径）的关系，结果表明随着孔隙率的增加，泡沫铝的导热系数、电导率部降鬣，琵在魏豫率慕本耦霹条｛孛下琵径辩予泡沫锈韵静热系数与奄嚣率影响很小，可以忽略不计。

涎试了淹濠锱翡电磁孱薮效麓。

缨果表鹾，在孔径摇避时，熬麓嚣隙率的增大，泡沫铝的屏蔽效能随之下降。

幽孔隙牢相近时，随着孔径懿增大，泡沫铝静羼蔌效鼹瞧下降。

瑟蓐发见乎对泡沫镪匏爨菠效能笼影响。

美键键；泡沫锈凄态艨缩导熬系数窀露牵邀磁鬓激ＭｅａｎｓｏｆＭＦＴａｎｄＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙｔｈｅｔｈｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙＦｏａｍＡｂｓｔｒａｅｔＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｌｏｓｅｄ．ｃｅｌｌｆｏａｍｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｂａｓｉｃａｌｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｏｒｅｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｍｅｌｔｆｏａｍｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏａｍａｇｅｎｔ，ｆｏａｍｉｎｇ（ＭＦＴ）．Ｂｙｒｅｌａｔｉｖｅｔｈｅｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｔｉｒｒｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｈｏｌｄｔｉｍｅ，ｍｅａｎｓｏｆｇｅＲｉｎｇｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙｈａｓｂｅｅｎｆｏｕｎｄ。

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。

泡沫铝性能及制备技术王祝堂;张睿【摘要】泡沫铝是一种多功能多用途的新型材料,是一种由金属基体(铝)和气孔组成的复合材料,由于它具有许多普通铝及铝合金材料所没有的优秀性能,因此得到了愈来愈多的关注和研究兴趣.它的主要特性是:良好的动能吸收能力,很强的散热阻然能力,高的隔声阻燃特性,一定的电磁屏蔽特性.本文对泡沫铝的各项性能、制备工艺、主要应用领域特别是在交通运输装备中的应用作了较为全面的介绍.当前,妨碍泡沫铝大规模应用的主要障碍是其价格高.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2011(039)010【总页数】13页(P10-22)【关键词】泡沫铝;制备工艺;二次发泡;冲击能;电磁屏蔽【作者】王祝堂;张睿【作者单位】中国有色金属加工工业协会,北京100814;东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060【正文语种】中文【中图分类】TG146.21泡沫铝具有密度小、耐热、吸声、隔声、抗冲击、耐腐蚀等性能，又有相当强的吸能本领和电磁屏蔽特性，因此在冶金、建筑、机械设备、交通运输装备、电器电子器械、通讯设备等方面有一定的应用，并且有着广泛的应用潜力。

虽然早在20世纪40年代后期美国率先对泡沫铝进行了研究，1948年美国科学家A.索尼克(Sonik)获得世界第一个有关泡沫铝的专利［1］，但由于发泡工艺与泡的大小与均匀性极难控制，此后40多年泡沫铝的制造与应用一直处于停滞状态，20世纪80年代初由于制备技术的发展，国际上再次兴起泡沫铝材的热潮。

泡沫铝是由铝骨架与气孔组成的复合材料，既有铝特性又有泡沫材料的特性，即有功能材料与结构材料的双重特性。

继A.索尼克获得着个泡沫铝的专利后，埃利奥特(Elliot)于1951年成功地制出泡沫铝，20世纪60年代美国埃西尔公司(Ethyl)成立了泡沫铝研发中心，1991年日本九州工业金属研究所研发成功泡沫铝工业化生产工艺，1999年，首届世界泡沫金属学会议在德国不来梅召开，主要研究泡沫铝的制造和应用。

泡沫铝制备方法嘿，咱今儿就来聊聊泡沫铝制备方法这档子事儿！你知道吗，泡沫铝就像是一块神奇的金属海绵，它有着独特的结构和性能。

那怎么才能把它给弄出来呢？有一种常见的方法叫熔体发泡法。

就好比是在做蛋糕，把原材料都准备好，然后让它们在特定的条件下发生反应。

先把铝熔体准备好，这就像是蛋糕的底料，然后往里面加入发泡剂，这发泡剂就像是让蛋糕膨胀起来的酵母。

等发泡剂在熔体里产生气体，就会形成一个个小气泡，这不就跟蛋糕里的那些小孔一样嘛！然后让它冷却固化，泡沫铝就初步成型啦！你说神奇不神奇？还有一种粉末冶金法。

这就像是搭积木一样，把铝粉先准备好，然后通过一些工艺把它们紧密地结合在一起，形成一个整体。

这过程就像是把一块块小积木拼成一个大模型，只不过这里拼的是泡沫铝呢！另外呢，还有渗流铸造法。

想象一下，有一个模具，就像一个神奇的盒子，把铝液倒进这个盒子里，同时让一些可以变成气孔的材料也在里面。

等铝液凝固了，把那些材料去掉，留下的不就是充满气孔的泡沫铝了嘛！这是不是很有意思？每种方法都有它的特点和适用场景呢。

就好像不同的工具，在不同的时候能发挥出不同的作用。

熔体发泡法相对简单直接，能大规模生产；粉末冶金法可以精确控制结构；渗流铸造法能制造出复杂形状的泡沫铝。

那我们在实际应用中怎么选择呢？这可得根据具体的需求来呀！如果需要大量生产，那熔体发泡法可能就比较合适；要是对结构要求很高，那粉末冶金法也许是首选；要是想要个特别形状的泡沫铝，渗流铸造法就可以大显身手啦！总之呢，泡沫铝制备方法可是一门大学问，就像一个神秘的宝库等待我们去探索。

通过这些方法，我们能制造出各种各样的泡沫铝，让它们在不同的领域发挥重要作用。

你说这是不是很厉害？所以呀，可别小看了这些制备方法，它们可是让泡沫铝从想象变成现实的关键呢！。

知识｜泡沫铝材料与工艺介绍1泡沫铝是同时兼有金属和气泡特征的新型轻质功能-结构一体化材料，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，如：(1)轻质：密度仅为金属铝的10%～40%；(2)高比刚度：其抗弯比刚度为钢的1.5倍；(3)高阻尼减震性能及冲击能量吸收率：阻尼性能为金属铝的5～10倍；(4)良好的隔声性能（闭孔）和吸声性能（通孔）：声波频率在800～4000HZ之间时，闭孔泡沫铝的隔声系数达0.9以上；声波频率在125～4000HZ之间时，通孔泡沫铝的吸声系数可达0.8；（1）泡沫铝板材（2）泡沫铝夹芯板(5)优良的电磁屏蔽性能：电磁波频率在2.6～18GHz之间时，泡沫铝的电磁屏蔽量可达60～90dB；(6)导热系数低，闭孔泡沫铝导热系数相当于大理石；而通孔泡沫铝则具有良好的散热性。

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。

鉴于泡沫铝的优良性质，泡沫铝的制备技术已成为新材料领域的研究热点。

泡沫铝吸声装饰天花板23（1）吸声、隔声材料：泡沫铝可用于城市轻轨、高架公路、地下隧道、机械设备的噪声治理及声学室、多功能厅和其他室内声响效果的改善。

（2）结构用材：泡沫铝“三明治”结构，具有质轻，高刚度的特征，可作为优异的结构材料。

如：用作汽车的结构件时，重量只有钢结构的一半，而刚度则提高10倍，据报道大约有20%的汽车结构件可采用这种结构。

（3）新型建筑材料：泡沫铝是一种新型建筑及装潢材料，它具有质轻、高比刚度、美观、不燃烧等优点，并兼有吸音、隔热、电磁屏蔽等特性。

因此泡沫铝可广泛应用于商场、宾馆、体育馆等场馆的建筑装潢。

（4）保温材料：因其导热系数低，同时具有质轻、高比刚度、不燃烧等优点，可用作隔热、保温、保冷材料等。

（5）冲击能量吸收材料：因其具有优良的冲击能量吸收性能，可用作汽车防冲档、机械装置的保护外壳，升降机的安全垫、飞机外壳夹层（冲缓爆炸冲击波）和太空飞行器的防护层（可捕捉太空碎片）等。