泡沫铝基复合材料研究
铝基复合材料的研究现状及发展
铝基复合材料的研究现状及发展
铝基复合材料是一种使用铝或铝基合金及其它材料进行复合的材料,具有在单一材料
不可比拟的力学性能和性能优势。
由于它包含两种以上不同性质的成分,因此具有良好的
综合性能、质量轻、热传导性能良好、强度好等优点,广泛应用于航空航天、机械等领域,已经成为当今最新的一类材料。
近年来,铝基复合材料引起了科学家和工程师们的广泛关注,随着铝基复合材料的应
用范围越来越广泛,研究设计和制造技术也有了显著进步。
目前,铝基复合材料在研究、
设计和制造方面具有众多优势,其中有三个重要方面:
首先,改善成型工艺。
铝基复合材料使用一种称为“厚壁注射成型”的工艺,可以在
短时间内实现大尺寸和复杂形状的件的成型。
这种新型成型技术可以大大减少生产成本,
同时还可提高产品的质量和性能。
其次,研制复合材料原料。
复合材料中所使用的各种原料具有不同性能,如金属粉末
和高分子等,因此必须加以合理搭配,使复合材料具有良好的机械性能。
此外,使用新的
抗氧化剂可有效减少铝基复合材料的氧化,有效延长铝基复合材料的使用寿命。
最后,完善铝基复合材料的产品设计。
通过模拟分析,以确定铝基复合材料的合理结构,使其具有良好的性能,才能达到设计上的要求。
总而言之,随着社会经济发展,铝基复合材料也将越来越受到重视,我们将在未来看
到更多关于铝基复合材料的研究和实践应用。
希望大家能关注这一重要领域,并参与进行
系统研究,以推进其发展。
增强泡沫铝复合材料制备工艺的研究
S u y o t e a a i n o e s o he Co p st u i u t d n he Pr p r to Pr c s ft m o ie Al m ni m
Fo m i f r e r m i p r s a Re n o c d by Ce a c S he e
-
70 ℃ adtepeet gt p rt eo i ad il o 0 ℃- 6 0 o au nu ad 50 ℃- 7 C(icn a mi u 7 n rhai m ea r f e n f e f 0 h n e u d lr 6 - 1 C(l im)n 6 mi 5 0 o sio -l n m l u i
Ab t a t T e a u n u f a c n b en o c d b o o i n i h h r n s r e a c s h r sB mp o i g t e d e a d sr c : h l mi i m o m a e r if r e y c mp s i g hg a d e sZ 02 r mi p e e . y i r v n h i n t c o t zn e p r mee s t e p e u s r ma e o t e s l p r e l a d c r mi s h r s a d t e i f tain p o e s w r s d t p i i g t a a tr . r c r o d f h a t at a s n ea c p e e n h n l t rc s e e u e o mi h h i ir o
先进铝基复合材料研究的新进展
先进铝基复合材料研究的新进展随着科技的快速发展,先进材料的研究与应用越来越受到人们的。
其中,先进铝基复合材料作为一种具有优异性能和广阔应用前景的材料,成为了科研人员和工业界的研究热点。
本文将介绍先进铝基复合材料研究的新进展,包括材料选择、研究方法、研究成果以及未来发展方向等方面。
先进铝基复合材料的研究具有重要意义,它不仅可以提高材料的综合性能,还能满足各种复杂和严苛的应用环境。
特别是在航空、航天、汽车和电子等领域,先进铝基复合材料的需求日益增长,这促使科研人员不断深入研究和探索。
在选择先进铝基复合材料时,需综合考虑材料的性能、成本、制备工艺等因素。
铝基体具有优异的加工性能和良好的导热、导电性能,但其强度和硬度相对较低。
因此,通过添加增强体可以有效地提高铝基复合材料的综合性能。
常见的增强体包括陶瓷颗粒、碳纤维、金属氧化物等。
在选择材料时,需要根据实际应用需求来选择适当的增强体和制备工艺。
先进铝基复合材料的研究方法包括实验设计、工艺优化、材料性能测试等。
实验设计是通过调整材料的组成、结构和制备工艺等因素,优化材料的性能。
工艺优化是通过改进制备工艺,提高材料的制备效率和质量。
材料性能测试是对制备好的材料进行各种性能测试,包括力学、物理和化学性能等。
经过科研人员的不懈努力,先进铝基复合材料的研究取得了许多重要成果。
在制备工艺方面,成功开发出了多种低成本、高效的制备方法,如粉末冶金法、熔融搅拌法、原位合成法等。
这些制备方法不仅能够保证材料的质量和性能,还能降低制备成本,提高生产效率。
在性能特点方面,先进铝基复合材料具有优异的力学性能,如高强度、高硬度、良好的韧性和抗疲劳性等。
它们还具有优异的导电、导热、耐腐蚀和抗辐射等性能。
这些优良的性能使得先进铝基复合材料在各种复杂和严苛的应用环境中表现出色。
在应用前景方面,先进铝基复合材料在航空、航天、汽车、电子、能源等领域展现出了广阔的应用前景。
例如,在航空航天领域,先进铝基复合材料可以用于制造轻质高强度的结构件和功能件;在汽车领域,它们可以用于制造轻量化、高强度的零部件,从而提高汽车的动力性和燃油经济性;在电子领域,它们可以用于制造高效散热器、电路板等关键部件,从而提高电子设备的性能和可靠性。
铝基复合材料的发展现状与研究样本
铝基复合材料的发展现状与研究样本铝基复合材料是以铝为基体材料,通过添加一定量的强化剂或增强材料制成的材料。
铝基复合材料具有优异的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能等特点,被广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。
随着科技的不断进步,铝基复合材料的研究与发展也变得越来越重要。
目前,铝基复合材料的研究主要集中在以下几个方面。
首先,增强剂的研究。
铝基复合材料中的增强剂起到增加材料强度和刚度的作用。
目前常用的增强剂有陶瓷颗粒、纤维和纳米颗粒等。
通过改变增强剂的尺寸、形状和含量等因素,可以调控铝基复合材料的力学性能。
其次,界面的研究。
界面是铝基复合材料中起到连接基体和增强剂之间作用的关键部分。
研究表明,优化界面相互作用可以有效提高铝基复合材料的力学性能。
因此,界面改性成为当前铝基复合材料研究的热点。
此外,加工工艺的研究也是铝基复合材料发展的关键。
复合材料的加工工艺对于材料的力学性能和成本都具有重要影响。
目前,常用的加工工艺包括热压、挤压和等离子弧焊等。
通过优化加工工艺参数,可以制备出具有理想力学性能的铝基复合材料。
另外,近年来,铝基纳米复合材料也成为铝基复合材料研究的热点之一、铝基纳米复合材料是将纳米颗粒加入到铝基复合材料中,可以显著改善材料的力学性能和热性能。
这得益于纳米颗粒的小尺寸效应、高比表面积和界面效应等特点。
总体来说,铝基复合材料的研究与发展主要集中在增强剂的研究、界面的研究、加工工艺的研究和铝基纳米复合材料的研究等方面。
随着科技的不断进步和社会对材料性能的不断需求,铝基复合材料在实际应用中的发展前景将会更加广阔。
泡沫铝材料的吸能与防爆特性研究
同时,可以研究泡沫铝材料与其他材料的复合应用,以实现多功能性的提升, 例如防水、保温等,扩展其在不同环境下的应用范围。
四、展望
泡沫铝材料的研究和应用仍处于不断发展的阶段,未来还有许多值得探索的 领域。例如:
1、材料制备:目前,泡沫铝材料的制备方法有多种,但普遍存在成本较高、 生产效率低等问题。因此,寻找更经济、环保的制备方法,实现大规模生产是未 来的一个研究方向。
1、按照一定比例将铝粉和发泡剂混合均匀; 2、将混合物放入模具中,置于一定温度和压力条件下;
3、发泡剂分解产生气体,导致混合物膨胀,形成泡沫铝材料; 4、冷却后取出泡沫铝材料,进行必要的处理。
4、冷却后取出泡沫铝材料,进 行必要的处理。
1、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。
4、数值模拟与实验验证:利用计算机模拟技术对泡沫铝材料的吸能和防爆 性能进行预测和分析,可以更精确地了解材料的性能。同时,通过实验验证模拟 结果的准确性,可以促进理论与实践的结合。
5、跨领域合作:由于泡沫铝材料具有广泛的应用前景,跨领域合作将是一 个重要的研究方向。例如,与汽车、航空航天、建筑等领域的研究人员合作,共 同开发具有更好性能和应用前景的泡沫铝材料。
抗低速冲击性能
复合材料点阵结构的抗低速冲击性能是其抵抗外来冲击的能力。在受到低速 冲击时,材料的弹性和塑性变形会吸收能量,从而减少对结构的破坏。为了提高 结构的抗低速冲击性能,可以采取以下措施:优化结构设计,提高结构的稳定性 和耐久性;选用高弹性模量的材料,降低结构的变形量;加入增强相,改善材料 的力学性能和抗冲击性能。
一、泡沫铝材料的吸能特性
泡沫铝材料的吸能特性是指其在受到外部冲击时,能够吸收并分散能量的能 力。这种特性主要归因于其内部的多孔结构。当外部力作用于泡沫铝材料时,其 多孔结构可以有效地分散和吸收该能量,从而减少对材料的破坏。
铝基复合材料的制备与性能研究
铝基复合材料的制备与性能研究铝基复合材料是一种结构轻、强度高的先进材料,因其具有良好的综合性能,广泛应用于飞机、航天器以及高速列车等领域。
本文将探讨铝基复合材料的制备方法以及其性能研究。
一、制备方法铝基复合材料的制备方法主要有粉末冶金法、热压力法和表面处理复合法等。
其中,粉末冶金法是一种常见的制备铝基复合材料的方法。
这种方法通过将金属粉末和增强相粉末混合,利用高温和高压进行烧结和热机械压实,使其形成均匀的复合结构。
热压力法则是将预先制备好的增强相附加在铝基体上,并在高压和高温下进行压实,使其与铝基体结合紧密。
表面处理复合法则是通过在铝基体表面进行化学处理,形成一层与增强相似的物质,再将增强相粘贴在其上,通过热处理将其牢固结合。
二、性能研究铝基复合材料具有良好的性能,主要表现在以下几个方面:1. 机械性能:铝基复合材料的机械性能优异,强度高、硬度大。
这主要得益于增强相的加入,使其成为一种具有强韧性的材料。
通过对不同增强相的选择和控制,可以调节铝基复合材料的力学性能,使其适用于不同的工程领域。
2. 热性能:铝基复合材料的热导率相对较低,热膨胀系数相对较小。
这使得铝基复合材料在高温环境下具有稳定的性能,并能够抵抗热膨胀引起的变形和应力。
3. 导电性:铝基复合材料具有优良的电导性能,可以广泛应用于电子器件和导电材料领域。
增强相的加入可以提高铝基复合材料的导电性,进而提高其在导电领域的应用性能。
4. 耐腐蚀性:铝基复合材料具有较好的耐腐蚀性能,能够抵抗酸碱等腐蚀介质的侵蚀。
这使得铝基复合材料在化学工业等领域具有广泛的应用前景。
在铝基复合材料的性能研究中,可以通过各种表征手段来评估材料的性能。
例如,利用扫描电子显微镜(SEM)来观察材料的微观形貌和界面结构;利用X射线衍射(XRD)来分析材料的晶体结构和相组成;利用力学测试方法来评估材料的强度和硬度等。
这些手段的综合运用可以全面地评价铝基复合材料的性能,并为其进一步的应用研究提供指导。
泡沫金属—从基础研究到应用
泡沫金属—从基础研究到应用John Banhart材料科学部,哈恩-迈特纳研究所,柏林,德国材料科学部,柏林科技大学,柏林,德国Email:banhart@hmi.de1 前言固态金属泡沫,特别是基于轻金属,有许多不同性能的有趣组合,比如在联结中具有高强度的同时还具有低比重,或者高抗压强度与良好的能量吸收特性相结合。
基于这个原因,人们对这些材料的兴趣仍然在不断增长中。
泡沫金属的发展在评论文章和会议记录中有介绍[1-5]。
有一个专门的网页提供最新的信息[6]。
本文仅局限于闭孔铝合金泡沫的研究,其具有良好的市场推广潜力。
我们将首先回顾不同的制造路线,讨论基础研究的重要性,然后再讨论其应用。
表1泡沫金属基本发泡路线和铝基泡沫制造商直接发泡合金融化合金发泡产生气泡泡沫收集泡沫固化间接发泡制备发泡预制品预制品再熔化泡沫生成泡沫固化制造商(产品) Cymat, 加拿大(SAF)Foamtech, 韩国(Lasom)Hutte Kleinreichenbach(HKB), 奥地利(Metcomb)Shinko-Wire, 日本(Alporas)(Distributor:Gleich, 德国)制造商(产品)alm, 德国(AFS)Alulight, 奥地利(alulight)Gleich-IWE, 德国Schunk, 德国2 制备工艺泡沫铝的制备主要有两种方法(见表1)。
直接发泡法是通过向熔融金属中注入气体而产生泡沫,以使其中包含均匀分散的非金属颗粒。
另外,钛金属氢化物可以被添加到熔体中,其分解后具有相同的效果。
间接发泡法是通过加入均匀分散的发泡剂颗粒,大多为钛或锆的氢化物,而形成由铝混合物组成的固体预制品。
通过熔化,使预制品膨胀并形成泡沫。
2.1 熔体注气直接发泡法通过注入气体使铝或者铝合金发泡的技术,已经进入了商业开发阶段[7]。
碳化硅,氧化铝或其他陶瓷颗粒需要与合金混合而使之发泡。
增强颗粒的体积分数一般为10%至20%,平均粒径为5至20微米。
铝基复合材料的研究
文章编号:1005-2046(2010)04-0194-05铝基复合材料的研究王宇鑫,张 瑜,严鹏飞,严 彪(同济大学材料科学与工程学院,上海市金属功能材料开发应用重点实验室,上海 200092)摘 要:目前,铝基复合材料由于其优良特性已经成为现时研究的热点。
介绍了铝基复合材料的进展状况,分类阐述了铝基复合材料的特性,介绍了铝基复合材料的优良性能、制备工艺以及它的应用。
关键词:铝基复合材料;颗粒;纤维;制备工艺;应用中图分类号:T B331 文献标识码:ADevelopment of Aluminum Matrix Composites WANG Y u 2xin ,ZHANG Y u ,Y AN Peng 2fei ,Y AN Biao(School o f Material science &Engineering ,Tongji Univer sity ;Shanghai K ey Lab o fD &A for Functional Metallic Meterials ,Shanghai 200092,China )Abstract :The development of aluminum matrix com posite materials was reviewed with their properties interpreted respectively in accordance with the classes to which they belong.The excellent properties ,preparation technologies and applications of the materials were introduced.K ey w ords :aluminum matrix com posite materials ;particle ;fiber ;technology ;application收稿日期:2010207201基金项目:国家973项目子课题(2007C B613900)、上海市科学技术发展基金(08DZ 2201300)和上海市纳米专项(0752nm004)资助项目作者简介:王宇鑫(1985-),男,河南三门峡人,博士研究生,主要从事铝基复合材料的研究。
泡沫铝/环氧树脂复合材料电磁屏蔽及力学性能实验
关 键 词
泡沫铝
复合材料
电磁屏蔽
力学性能 D O I : 1 0 . 1 1 8 9 6 / j . i s s n . 1 0 0 5 — 0 2 3 X . 2 0 1 5 . 0 7 . 0 2 5
中 图分 类 号 : TB 3 3 ; TB 3 4
・
1 5 O ・
材料 导报 A: 综 述篇
2 0 1 5 年 4月( 上) 第2 9卷 第 4期
泡 沫 铝/ 环 氧 树 脂 复 合 材 料 电磁 屏 蔽 及 力 学 性 能 实 验
李慧剑 , 刘泽 良, 余 为 , 梁 希
( 燕 山大学河 北省重型装备 与大型结 构力 学可靠性重点实验室 , 秦皇岛 0 6 6 0 0 4 ) 摘要 以环氧树脂填充泡沫铝 , 制备 了具有 一定结 构性 能及 电磁 屏 蔽功能 的结构 和功能 一体化 复合材 料试
L I Hu i j i a n ,L I U Z e l i a n g , YU We i , L I ANG Xi
( Ke y L a b o r a t o r y o f Me c h a n i c a l Re l i a b i l i t y f o r He a v y Eq u i p me n t s a n d L a r g e S t r u c t u r e s o f He b e i
件, 泡 沫 铝 的孔 径 设 计 为 1 . 0 mm 和 2 . 0 mm, 厚度为 5 . 0 mm、 1 0 . 0 m i T t 和 1 5 . 0 mm。 通 过 法 兰 同 轴 测 试 法 , 分 别 测
试 了这 6组试件的 电磁 屏蔽效能 , 研 究发现 : 泡沫铝 厚度 一定 , 频率为 1 0  ̄3 0 0 MHz 时, 随着孔径的增 大屏 蔽效能增 强; 频率为 3 0 0 MHz ~1 . 5 G Hz 时, 孔径对屏蔽效能的影响不明显。泡沫铝孔径一定, 频率为 1 0  ̄3 0 0 MHz时, 随着
铝基复合材料的研究进展(或现状)
铝基复合材料的研究进展(或现状)姓名:苑光昊摘要:本文介绍了铝基复合材料的设计与制备、性能、应用,重点讲述了国内外的研究现状和发展趋势。
关键词:设计与制备性能应用研究现状及发展复合材料是应现代科学发展需求而涌现出具有强大生命力的材料,在金属基复合材料中表现尤为明显。
金属基复合材料有铝基、镍基、镁基、抬基、铁基复合材料等多种,其中铝基复合材料发展最快而成为主流。
本文主要对国内外铝及复合材料的研究现状进行简要评述,主要包括材料的设计与制备、界面、性能、应用等方面。
一、铝基复合材料的设计与制备1基体材料的选择铝基复合材料的基体可以是纯铝也可以是铝合金,其中采用铝合金居多。
工业上常采用的铝合金基体有Al-Mg、Al-Si、Al-Cu、Al-Li 和Al-Fe等。
如希望减轻构件质量并提高刚度,可以采用Al-Li合金做基体【1】;用高温的零部件则采用Al-Fe合金做基体【2】;经过处理后的Al-Cu合金强度高、且有非常好的塑性、韧性和抗蚀性、易焊接、易加工,可考虑作这些要求高的基体【3】。
材料的使用要求是选用基体金属材料的首要条件,如要求材料具有良好的耐磨性、耐热性及低的膨胀系数时(活塞材料),选择基体为Al-Si合金;为进一步减轻零部件的重量,可考虑选用Al-Li合金作为基体;为了提高材料的高性能,可选用Al-Fe系合金。
2铝基复合材料增强体选择针对材料的具体应用,增强体首先具有明显提高金属基体应具备的特殊性能,如作为结构材料时,增强体应具有高强度、高弹性模量、低密度等性能。
而作为耐磨材料时,硬度、耐磨性是主要选择依据。
由于金属基体有良好的浸润性可保证增强体与基体金属良好复合和均匀分布B、Al2O3、Si、和C纤维等是最早的纤维材料,该材料的性能优异,但高昂的成本限制了它们的广泛发展及应用。
但在航空及军事等方面有研究应用潜力。
根据增强体的形态可将其分为纤维、颗料、晶须三种类型,也有采用金属丝作为铝基复合材料的增强体,但采用极少。
铝基复合材料
铝基复合材料
铝基复合材料是一种由铝合金基体与其他材料(如陶瓷、碳纤维等)组成的复
合材料。
它具有优异的性能和广泛的应用领域,被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
本文将介绍铝基复合材料的组成、性能和应用。
首先,铝基复合材料的组成主要包括铝合金基体和强化相。
铝合金基体通常具
有较高的强度和韧性,而强化相则能够进一步提高材料的性能。
强化相可以是陶瓷颗粒、碳纤维等,通过与铝合金基体的复合,形成了具有优异性能的铝基复合材料。
其次,铝基复合材料具有优异的性能。
首先,它具有较高的比强度和比刚度,
能够满足高强度、轻量化的要求。
其次,铝基复合材料具有良好的耐热性和耐腐蚀性,适用于高温、腐蚀性环境下的使用。
此外,铝基复合材料还具有良好的热传导性和导电性,适用于需要导热、导电的场合。
最后,铝基复合材料还具有良好的加工性能,能够满足复杂零部件的加工要求。
最后,铝基复合材料具有广泛的应用领域。
在航空航天领域,铝基复合材料被
广泛应用于飞机结构件、发动机零部件等领域,能够满足航空航天领域对于高强度、轻量化材料的需求。
在汽车制造领域,铝基复合材料被应用于汽车车身、发动机零部件等领域,能够提高汽车的燃油经济性和安全性。
在电子设备领域,铝基复合材料被应用于手机壳、电脑外壳等领域,能够提高产品的强度和耐用性。
综上所述,铝基复合材料具有优异的性能和广泛的应用领域,是一种具有广阔
发展前景的新型材料。
随着材料科学技术的不断发展,铝基复合材料将会在更多领域得到应用,并为人类社会的发展做出更大的贡献。
泡沫铝复合材料的动态压缩试验研究和吸能分析
关 键 词 铝 一 胶 复 合材 料 :HP 吸能 特 性 脂一 S B;
中 图分 类号 T 3 2 B 0 文 献标 识 码 A 文 章 编号 1 0 一 4 X( 0 0)6 0 4 . 3 0 4 - 4 2 1 0 — 0 0- 2 0
铝基复合材料的力学性能与微观结构研究
铝基复合材料的力学性能与微观结构研究引言:铝基复合材料以其良好的强度和轻量化特性在工业和航空航天领域得到广泛应用。
为了进一步提高和优化这些复合材料的性能,研究者们已经开始关注其力学性能与微观结构的关系。
本文就这一主题展开讨论,从不同角度探讨铝基复合材料的力学性能与微观结构之间的关系。
1. 介绍铝基复合材料铝基复合材料是由铝作为基体,加入不同的增强相而制备而成。
常见的增强相包括纳米颗粒、纳米纤维和纳米层状结构。
这些增强相的加入可以显著提高铝基复合材料的强度、刚度和耐热性能。
同时,铝基复合材料还具有良好的导热性和电导率。
2. 微观结构对力学性能的影响微观结构是指铝基复合材料中各种相的分布、形态和尺寸等参数。
这些微观结构参数对铝基复合材料的力学性能有显著影响。
例如,纳米颗粒的尺寸和分布对材料的强度和韧性起着重要作用。
较小尺寸的纳米颗粒可以提高材料的强度,增加晶界的阻尼效应,从而有效地阻碍位错运动。
同时,适当的纳米颗粒分布可以降低晶界的能量,抑制晶粒的长大,进一步提高材料的韧性。
其他微观结构参数如纤维形状、分布密度等也会对材料的力学性能产生影响。
3. 力学性能测试方法为了研究铝基复合材料的力学性能,研究者们采用了多种测试方法。
其中最常见的是拉伸、压缩和弯曲测试。
这些测试可以提供材料的强度、刚度和塑性变形等方面的信息。
同时,纳米硬度测试和扫描电镜观察也被广泛应用于铝基复合材料的力学性能研究中。
4. 力学性能与微观结构的关联通过对铝基复合材料的力学性能和微观结构进行对比研究,研究者们发现这两者之间存在密切的关系。
通过调控复合材料的微观结构参数,可以有效地改善其力学性能。
例如,通过控制纳米颗粒的尺寸和分布,可以提高铝基复合材料的强度和韧性。
此外,还有研究表明纳米纤维的加入可以提高材料的弯曲强度和疲劳寿命。
5. 未来的研究方向尽管已经取得了一些重要成果,但铝基复合材料的力学性能与微观结构之间的关系仍有待进一步研究。
铝基复合材料的制备和性能研究
铝基复合材料的制备和性能研究一、引言铝基复合材料是一种由铝和其他金属、陶瓷等材料复合而成的材料。
它具有较高的强度、刚度和耐热性能,在航空、航天、汽车、机械等领域广泛应用。
本文将分别从制备和性能研究两个方面,探讨铝基复合材料的制备及其性能研究进展。
二、铝基复合材料的制备1. 复合方法铝基复合材料的制备主要包括机械合金化、热扩散、熔融浸渍、等离子喷涂等方法。
(1)机械合金化法机械合金化法是一种通过机械力将两种或多种材料混合在一起,形成复合材料的方法。
该方法制备速度快、成本低,但容易出现氧化等问题,限制了其在实际应用中的发展。
(2)热扩散法热扩散法是一种将两种或多种材料放在一起,在高温下进行扩散反应,形成复合材料的方法。
该方法制备的复合材料结合强度高、纯度高,但制备难度较大、成本较高。
(3)熔融浸渍法熔融浸渍法是一种将一种材料浸渍于另一种材料的熔体中,然后冷却形成复合材料的方法。
该方法制备的复合材料渗透性好、组织致密,但制备过程较为繁琐。
(4)等离子喷涂法等离子喷涂法是一种利用等离子体喷涂技术,将粉末材料喷涂到基体材料表面形成复合材料的方法。
该方法制备速度快、成本低,但制备的复合材料强度较低。
2. 复合材料组成铝基复合材料的组成可分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料和有机基复合材料三类。
(1)金属基复合材料金属基复合材料制备简单,性能优异,比如钨/铝、钼/铝等合金材料具有很好的强度和耐热性能,广泛应用于航空航天和核工业等领域。
(2)陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料具有硬度大、耐热性好等特点,目前已广泛应用于汽车刹车盘、磨料磨具、人工关节等领域。
常用的陶瓷基复合材料有氧化铝/铝、碳化硅/铝等材料。
(3)有机基复合材料有机基复合材料是以有机高分子为基体,使用纤维或颗粒作为增强材料,常用的有聚偏二氟乙烯(PVDF)基复合材料等。
三、铝基复合材料的性能研究铝基复合材料的性能研究主要包括力学性能、热性能、冲击性能、耐腐蚀性能等方面的研究。
SiCp增强泡沫铝制备工艺研究
1 引 言
泡沫铝同时具有多孔结构和金属的特征 , 以其优异的 物理性 能、化学性能、力学性能、多功 能兼容性能与它的
可回收性能等而成为当今材料领域研究热点之一【 】 一。颗 粒增 强金 属基复 合材 料也 是近 年来 发展 的一 种新 型的 金属材料 ,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 良性能 。若将两者 结合成 】 为 SC 增强泡沫铝基 复合材料 ,同时兼有两种 材料的 i。
时间、保温温 度 以及保温 时间 , 4个最主要 的影响泡 共
沫铝 各项指标 的因素来进行正 交试 验 。 选用 了四因素三
收 到稿 件 日期 :2 0 . 4 0 70 2 4 通讯 作 者 :李 重河 作 者 简介 :程 申涛 ( 9 2 ) 18 一 ,男 ,安 徽黄 山人 ,在 读硕 士 ,主 要 从事 泡沫 金 属 材料 的研 究 工 作 。
优点 ,则将 具有更广阔 的应 用前景 。本 文即 以 SC 增 i。 强泡沫铝基 复合材 料为 目标 , 开展其制备 工艺的探索性
23 制 备 工 艺 .
图 1 实验装置
F g 1Te te u p e i s q i m nt
研究 ,为泡沫 铝材料的产业化 生产 ,积 累第 一手资料 。
合材料 的制备 技术和熔体发泡 技术有机 结合起 来 , 以制
得 SC 和孔洞分布 均匀 、孔 隙率基 本可控 的 SC 增强 i。 i。 泡沫铝基 复合材料 。
根据前 期的探索性试验 , 我们确定 了熔体 发泡法制 备泡 沫铝 的工艺及相关参数 。 为寻找熔体 发泡 法制备泡
沫铝 的最佳 工艺 ,获得 d F 径 、低密度 、高孔 隙率 的泡 ,L
泡沫铝复合材料的研究
Ke r s y wo d
au nu fa ,p ro ma c ,a piain o o st s lmiim o ms ef r n e p l t ,c mp ii c o e
0 引言
多孔泡沫金属 材料 由金 属骨 架及 孔 隙所组 成[z, 近几 】] 是 -
传热 的支撑结构 , 如机翼金属外壳的支撑体 、 的防外壳高温 导弹 沫锌、 泡沫铅、 泡沫钛、 泡沫铸铁及泡沫钢等, 其中泡沫铝的研究 坍塌支撑体、 雷达的反射材料等。在建筑领域, 泡沫铝一般用于 最为成熟, 并在实际应用中展现出广阔的前景L1。 9J . 0 制造 质量轻 、 硬度高 、 有耐火性能要求 的元件或构件 l _ 1 。 叫引 。
兼之其可 回收的特 点 , 应了当前发展 的需 要 , 国内外一般工 适 在
业领域及 高技术领域得到 了越来越广泛 的应 用[ 。 目前 已研 3 川] 制出的多孔泡沫金属材料有泡沫铝 ( 泡沫铝合金)泡沫镍 、 及 、 泡
顶板等高刚度构件C1 1。在航空领域 , 24 6 , ]  ̄ 泡沫铝一般用作轻质、
状 , 出泡沫铝材料 复合化是进 一步完善 其结构与功能的有效途 径 , 指 并在此基础上详细介绍 了国内外泡沫铝复合材料 的研究情况。
关 键 词 泡 沫铝 性能 应用 复合材料
中国分类号 : 3 3 G1 6 2 TB 4 TB 8 ;T 4 . ; 3
S u y o u i i m o msCo o ie t d n Alm n u F a mp st s
11 泡沫铝在 结 构材料 方面 的应 用 ・
泡沫铝具有一定 的强度 、 伸率 和] - 性能 , 延 jr n 可用于结构材 料, 目前多用在交 通运输 、 航空工业 以及建筑工业_ ” 。 2 ] 泡沫铝可 以用作汽 车以及铁路 运输 车辆 的缓 冲部件 , 尤其
铝基复合材料研究进展
铝基复合材料研究进展文章将从铝基复合材料强化机理等方面,介绍铝基复合材料的在目前阶段的研究进展,及铝基复合材料强化方面的研究与应用。
希望通过文章的介绍,对相关工作提供参考。
标签:铝基复合材料;强化;基体前言随着现代科技水平的迅速发展,在航空航天、军用以及其它高科技领域传统材料已经很难满足其需要。
复合材料以其综合性能优异的特点逐步开始代替传统单一材料。
然而一些纤维增强树脂基在某些特定的空间环境下使用时容易产生老化。
在此方面,铝基复合材料具有高比强度、比模量、低热膨胀系数,较高的高温力学性能以及抗疲劳、耐磨损等优良性能,特别是颗粒、短纤维、晶须等非连续增强的铝基复合材料,因其良好的可再加工性及尺寸稳定性备受关注,成为近年来研究最多的复合材料。
1 金属基复合材料强化机理由于材料的强度是一个极度结构敏感性质,金属基复合材料的变形过程极具复杂性,其所具有的强化机制在现有的模型只能在一定程度上较好地诠释金属基复合材料时的强化规律,不能完全得出具体的强化数值。
金属基复合材料的强化机理主要有以下方面:1.1 增强体承载与载荷传递金属基复合材料的主要强化机制是载荷从基体向增强体传递的一个过程,增强体是主要起的是一个承担者作用。
目前相关的模型举例很多,最简单的是混合定律,该模型未考虑增强体形状、分布等其他因素对材料的影响,因此预测强度与实际相比相差较大。
Nardone和Prewo的改进剪切套模型是根据载荷在基体与增强体界面上传递的机制建立的,从该模型计算出的所得的屈服强度值可确认比实验所得屈服强度值约高10%。
1.2 基体中的位错强化金属的热膨胀系数一般要比增强相的热膨胀系数大很多,因此在金属基复合材料的制作生产和热处理过程中,在基体材料中会形成高密度的位错,导致强化。
位错模型主要包括:Orowan模型;林位错硬化模型;弹性栓模型;冲孔模型,且Orowan机制可以较好的预测材料的强度值,对材料强度的预判有着明显的帮助。
一种泡沫铝点阵结构复合材料、制备方法及复合板材[发明专利]
专利名称:一种泡沫铝点阵结构复合材料、制备方法及复合板材
专利类型:发明专利
发明人:王进华,崔东波,吴冬宁
申请号:CN202011430526.5
申请日:20201207
公开号:CN112549686A
公开日:
20210326
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及复合材料技术领域,具体而言,涉及一种泡沫铝点阵结构复合材料、制备方法及复合板材。
所述泡沫铝点阵结构复合材料包括泡沫铝基板,所述泡沫铝基板内嵌设有至少一层均匀排布的实心球,所述实心球的形状为球形或椭球形。
本发明的泡沫铝点阵结构复合材料能在保证泡沫铝复合材料轻质的基础上有效提高其抗冲击防爆轰分散吸能的性能,满足较大冲击能量的抗爆轰吸能工程应用指标。
申请人:中国兵器科学研究院宁波分院
地址:315000 浙江省宁波市高新区凌云路199号
国籍:CN
代理机构:北京隆源天恒知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人:胡天人
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※ 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
※制备过程的控制与途径:
熔体发泡法的主要问题是发泡过程和孔洞均匀分布控制比较困难, 采取的
措施: ( 1) 为延长发泡剂的滞留时间, 向熔体中加入增粘剂如Ca,MnO2 等以提高熔体粘度; ( 2) 为使发泡剂均匀分布在熔体中, 采用高速搅拌。
由于本试验加入SiCp 颗粒形成复合材料, 熔体自身粘度较大, 故不需采用任何增粘措施, 简化了发泡工艺。
发泡剂的预处理由于TiH
2
在高温热分解速度快, 往往还未充分分散到铝
液中就分解完毕, 可通过一定的热处理工艺使TiH
2
粉末表面生成氧化膜 , 提高其在高温停留的时间, 使其在搅拌均匀后才开始发泡。
本试验采用预处理工艺为:400℃下保温30 h, 再在500 ℃下保温2 h 后随炉冷却, 干燥保存。
SiCp与TiH
2分布的均匀性 SiCp与TiH
2
分布的均匀性对复合材料的性能有较
大影响, 所以搅拌器形状、搅拌速度和搅拌时间就显得非常重要。
而且早期SiCp
搅拌的均匀性对后期发泡也有较大影响, 一般TiH
2受热分解的H
2
更易于以SiCp
为形核核心。
发泡过程半固态搅拌时, 既要提高搅拌器的剪切速度, 达到利用旋
涡区的抽吸作用将颗粒卷入熔体中; 又不致由于大的旋涡在金属内形成气孔、缩松。
如果搅拌不均匀, 冷却后会出现SiCp 的团聚和大气孔、孔洞不均匀。
搅拌时控制不好, 会有氢气泡在搅拌过程中沿搅拌杆上升而跑掉。
分次加入发泡剂会产生大小不均的孔洞。
与单层、二层叶片相比, 三层搅拌器上层叶片产生下压力, 下层叶片产生上吸力, 有利于颗粒分布的均匀性。
本试验搅拌头采用同轴三层螺旋浆形, 对SiCp加入后搅拌15 min, 再加入TiH
2
后搅拌20 s,转速为3000~ 4000
r\min- 1, 保温一段时间后快速冷却成型, 通过控制搅拌时间和加入的TiH
2
含
量可以获得所需孔洞大小及不同孔隙率的SiCp 增强泡沫。
温度控制熔体发泡法制备SiCp 增强泡沫铝基复合材料工艺过程中, 温度的控制特别重要。
如果搅拌SiCp时温度低于熔体熔化温度, 则会生成颗粒絮状物质。
熔体温度的提高一方面有利于改善SiCp 与铝液的润湿性, 但降低粘度; 另一方面有利于发泡, 但不利于泡沫的稳定, 而温度过低又不利于TiH
的分解,
2
最合适的发泡温度应该是在该温度范围内同时满足发泡剂的分解压大于气泡核长大的内压力和熔融金属有较高粘度的要求。
本试验条件下, 700 ℃进行SiCp
发泡初始温度为700 ℃,终了温度为670 ℃ , 可获得SiCp 高速搅拌; 加入TiH
2
和孔洞均匀分布的SiCp 颗粒增强泡沫铝基复合材料。
※性能调整方法:
1、增粘剂、发泡剂加入方式的影响
由于增粘剂、发泡剂中的Ca、Mg 、TiH2 密度较小, 且在高温下极易燃烧, 采用简单的抛洒加入方式不能达到使熔体增粘、发泡的效果, 而是在熔体表面迅速燃烧, 发出耀眼白光。
针对这一现象, 采用了将增粘剂、发泡剂用铝箔包裹后强制压入熔体的方法, 发现熔体迅速胀大, 冷却后得到孔隙率约40%的泡沫体 , 但其孔隙大小及分布极不均匀。
2、搅拌速度的影响
分析孔隙大小及分布不均匀的原因, 可能是加入发泡剂后搅拌速度太低, 以致在短时间内发泡剂TiH2 颗粒未能均匀分散, 从而导致发泡体气泡分布不均匀。
提高加入T iH2 后的搅拌速度至800 r/ min,得到孔隙率约58%的泡沫体, 可见其孔隙率和孔分布均匀性均有所提高, 但气孔不规则、大小不均匀。
3、搅拌时间的影响
造成气孔团聚的原因可能是搅拌速度仍不够高和搅拌时间短, 以至发泡剂在熔体冷却凝固前仍未完全分散开。
为此, 一方面进一步提高加入发泡剂后的搅拌速度至1200 r/ min, 同时延长搅拌时间为4 分钟, 得到孔隙率为70%、孔径比较均匀、孔型基本一致的泡沫铝样品。
对熔体发泡法制备闭孔泡沫铝工艺的初步探索发现, 影响孔隙率和孔分布均匀性的因素较多, 如熔体粘度、熔体发泡温度、搅拌速度、搅拌时间、冷却速度等等。
增加熔体粘度和降低熔体发泡温度都有利于提高气泡的稳定性, 有助于孔隙率的提高。
但是由于发泡剂的分解温
度远比熔体的熔化温度低, 气泡合并是自发的热力学过程, 气泡发生破裂和逸出熔体的几率就会增加, 因此搅拌速度和搅拌时间的影响就显得尤为突出。
提高加入发泡剂后的搅拌速度有利于发泡剂的快速均匀分散, 从而增加气泡形核数量, 明显提高孔隙率和孔分布均匀性。
适当延长搅拌时间, 既有利于发泡剂的充分分散, 又有利于气泡的进一步长大均匀。
※应用领域:
1、由于其多孔结构和金属特征, 具有优良的特殊性质, 如轻质、渗透、能量吸收、热性能、高电阻、电磁屏蔽性能等, 在航空、航天、运输、建筑等领域有广泛的应用前景。
2、利用减振特性, 可用于制作精密仪器的基底和防护罩、运输包装箱内衬。
3、利用吸音特性, 制作高速列车发动机室的隔音墙、汽车发动机消音器以及用做新型的防火、隔音建筑装饰材料。
4、也可作为轻质结构材料, 如飞机夹层材料、空心支撑体的增强添料。
5、而颗粒增强金属基复合材料也是近年来发展的一种新的金属材料, 具有高比强度、高比模量、耐磨损、耐高温、疲劳性能好等优良性能。
6、二者结合形成泡沫金属基复合材料, 则应用范围还在不断扩大, 在当今节约能源和资源、对产品要求轻量化、高能化的年代, 新型泡沫金属基复合材料的研究和开发具有十分重要和深远的意义。