泡沫铝及其填充结构的制备和力学性能研究

论文摘要

采用适于工业化生产的熔体发泡法,制备出了孔结构分布均匀、力学性能良好的泡沫铝样品,并对熔体发泡法制备工艺各过程及实验参数的影响进行详细的分析。将泡沫铝与薄壁铝管结合制备出了泡沫铝填充管及部分填充管。对泡沫铝进行了压缩和拉伸实验。结果表明:泡沫铝压缩时变形机理为逐层坍塌;泡沫铝拉伸时弹性模量与相对密度的平方成正比,抗拉强度与相对密度成正比。对泡沫铝填充管做了纵向压缩和横向压缩实验。结果表明:纵向压缩时,泡沫铝填充管和铝管的变形模式相同,都是对称叠缩变形模式,但是填充管产生的折叠比空铝管多。由于泡沫铝和铝管之间相互作用的存在,填充管的压缩载荷和吸收的能量均远高于泡沫铝和铝管单独承载时承受的压缩载荷和吸收的能量之和。横向压缩时,泡沫铝填充管的压缩载荷和吸收的能量均低于泡沫铝和铝管单独承载时承受的压缩载荷和吸收的能量之和,同时泡沫铝填充管横向压缩时的承载能力和能量吸收能力均远低于轴向压缩时的承载能力和能量吸收能力。对泡沫铝部分填充管进行了弯曲实验。结果表明:泡沫铝部分填充管承受的弯曲载荷和吸收的能量与铝管相比有显著的提高,弯曲变形模式从空铝管的单褶皱模式转变为多褶皱模式。部分填充管与全填充管相比,在承受较高的载荷的同时,还有效地降低了结构的总重量。只有当填充长度大于有效填充长度时,泡沫铝的填充才能充分发挥提高铝管弯曲承载能力的作用。泡沫铝填充管对空铝管的载荷相对提高量随着铝管壁厚的减小而增大,随跨距的减小而提高。随着泡沫铝孔隙率的减小,泡沫铝的压缩性能和拉伸性能、泡沫铝填充管的压缩性能、部分填充管的弯曲性能都有所提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 多孔材料概述
• 1.2 泡沫铝的发展
• 1.3 多孔金属的制备方法
• 1.3.1 金属液态法
• 1.3.2 金属固态法
• 1.3.3 金属离子溶液电沉积法
• 1.3.4 气相制备法
• 1.3.5 其他方法
• 1.4 多孔金属的结构表征
• 1.5 多孔金属的性能与应用
• 1.5.1 多孔金属的性能
• 1.5.2 多孔金属的应用
• 1.6 本文研究的目的与意义
• 第二章 熔体发泡法制备泡沫铝
• 2.1 实验材料与实验设备
• 2.2 泡沫铝的制备
• 2.2.1 实验原理
• 2.2.2 泡沫铝制备工艺
• 2.3 泡沫铝制备过程分析
• 2.3.1 基体制备过程
• 2.3.2 熔体增粘过程
• 2.3.3 熔体发泡过程
• 2.3.4 熔体凝固过程
• 2.4 实验参数对泡沫铝发泡过程的影响
• 2.4.1 温度对发泡过程的影响
• 2.4.2 时间对发泡过程的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 泡沫铝的压缩与拉伸性能研究
• 3.1 泡沫铝样品制备
• 3.2 泡沫铝静态压缩性能
• 3.3 泡沫铝静态拉伸性能
• 3.4 本章小结
• 第四章 泡沫铝填充方管的纵向和横向压缩性能研究
• 4.1 压缩样品制备
• 4.2 泡沫铝填充方管的纵向压缩性能
• 4.3 泡沫铝填充方管的横向压缩性能
• 4.4 本章小结
• 第五章 泡沫铝部分填充方管的弯曲性能研究
• 5.1 弯曲样品制备
• 5.2 泡沫铝部分填充铝管的弯曲性能
• 5.3 泡沫铝填充长度对填充管弯曲性能的影响
• 5.4 泡沫铝孔隙率对部分填充管弯曲性能的影响
• 5.5 铝管厚度对泡沫铝部分填充管弯曲性能的影响
• 5.6 跨距对泡沫铝部分填充管弯曲性能的影响
• 5.7 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文