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閉孔泡沫鋁

泡沫鋁是以鋁或者鋁合金為基體，在其中均勻分布有大量孔洞的多功能輕質(zhì)材料。泡沫鋁根據(jù)內(nèi)部孔洞形式不同可分為開(kāi)孔和閉孔兩種，開(kāi)孔泡沫鋁內(nèi)部孔洞多為連通狀態(tài)，因此也稱通孔泡沫鋁；閉孔泡沫鋁內(nèi)部孔洞為獨(dú)立的、非連通狀態(tài)。開(kāi)孔和閉孔的泡沫鋁具有不同的特性，應(yīng)用于不同領(lǐng)域。開(kāi)孔泡沫鋁具有換熱能力強(qiáng)、吸聲性好、穿透性優(yōu)、電磁波吸收性強(qiáng)等特點(diǎn)，可用作換熱器、吸聲墻、過(guò)濾器、電磁屏蔽材料等。對(duì)于閉孔泡沫鋁，因其內(nèi)部分布有大量孔洞，雖會(huì)導(dǎo)致鋁的強(qiáng)度、剛度等力學(xué)性能有所降低，但其吸能能力大大提高；具有其他多孔塑料不具備的金屬焊接性、各向同性、耐腐蝕、不老化等特點(diǎn)；同時(shí)具有致密鋁沒(méi)有的性質(zhì)，比如低電導(dǎo)率、低熱導(dǎo)率、低密度、優(yōu)異的隔音性能、較高的能量吸收能力等；泡沫鋁承受彎曲載荷時(shí)，表現(xiàn)出優(yōu)異的比剛度，泡沫鋁夾層三明治材料具有良好的抗剪強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度。閉孔泡沫鋁具有以上多種優(yōu)異的性能，尤其是在碰撞吸能領(lǐng)域，能夠在幾乎恒定的壓力作用下進(jìn)行能量吸收，這是一般結(jié)構(gòu)的材料所不能實(shí)現(xiàn)的，因此泡沫鋁在汽車工業(yè)中極具發(fā)展?jié)摿ΑＭ瑫r(shí)，汽車的設(shè)計(jì)不能僅僅考慮材料的單一性能，還要考慮到材料剛度、抗沖擊性、消聲減振性、能量吸收性、聲學(xué)、熱學(xué)特性以及復(fù)雜形狀的加工生產(chǎn)成本等問(wèn)題，泡沫鋁可以輕松地滿足多功能性的要求，正是這種多功能性大大提高了泡沫鋁在汽車工業(yè)應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)力。泡沫鋁目前已經(jīng)應(yīng)用到航空航天、高速列車、船舶、建筑、醫(yī)療、通信、化工等多個(gè)方面，在汽車工業(yè)中的應(yīng)用研究也逐漸引起重視。在研究大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，闡述了構(gòu)建本構(gòu)方程所需參數(shù)的試驗(yàn)獲取方法，綜述本構(gòu)方程的發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)而總結(jié)泡沫鋁的微觀結(jié)構(gòu)建模方法和基于材料本構(gòu)模型的有限元建模仿真方法。歸納總結(jié)出吸能材料的特點(diǎn)，并對(duì)存在爭(zhēng)議的話題一應(yīng)變率效應(yīng)的研究狀況進(jìn)行了重點(diǎn)綜述。最后以典型案例分析的形式討論泡沫鋁的輕質(zhì)吸能特性在汽車工業(yè)中的應(yīng)用可行性及發(fā)展前景，指出制約其快速發(fā)展的瓶頸，為今后的研究方向提供借鑒。探討的主要內(nèi)容為閉孔泡沫鋁，提到的泡沫鋁，包括其理論、特性、經(jīng)驗(yàn)公式等，如未強(qiáng)調(diào)為開(kāi)孔泡沫鋁，則均指閉孔泡沫鋁。