【摘 要】
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多孔金属因其内部的孔隙结构的多样性使其相比实体材料有着更多样的性能,从而能够实现结构和功能的一体化,被广泛应用于航空航天、交通运输、生物医疗和国防军工等产业中。铝合金因其熔点低,熔体流动性好,常作为多孔材料的基体材料。多孔铝根据内部孔隙是否随机分布可分为无序泡沫铝和有序多孔铝。传统的无序泡沫铝的内部孔隙结构和形状都具有随机性。孔隙的随机性在给泡沫铝带来优异的吸能能力和隔音隔热性能的同时,也降低了其
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多孔金属因其内部的孔隙结构的多样性使其相比实体材料有着更多样的性能,从而能够实现结构和功能的一体化,被广泛应用于航空航天、交通运输、生物医疗和国防军工等产业中。铝合金因其熔点低,熔体流动性好,常作为多孔材料的基体材料。多孔铝根据内部孔隙是否随机分布可分为无序泡沫铝和有序多孔铝。传统的无序泡沫铝的内部孔隙结构和形状都具有随机性。孔隙的随机性在给泡沫铝带来优异的吸能能力和隔音隔热性能的同时,也降低了其力学性能,故很少用来单独承载载荷。有序多孔铝具有规则的孔隙结构,且较无序泡沫铝有着更好的力学性能。此外,相比无序泡沫铝,有序多孔铝制备工艺更为繁琐,它的力学性能依赖于几何结构的设计,但几何结构的优化往往存在许多制约因素。综上所述,对现有的有序多孔铝进行性能强化,使其摆脱对结构设计的依赖具有重要意义。本研究采用选择性激光烧结技术（SLM）和渗流铸造工艺相结合的间接增材制造法制备了有序多孔铝。采用传统无序泡沫铝填充三种有序多孔铝的孔隙,设计并制备出具有两种填充方式的有序-无序多孔铝复合结构。对样品进行准静态压缩试验,根据试验结果研究了样品在填充前后的压缩性能和吸能性能。具体内容如下:（1）在基础立方有序多孔铝的基础上,通过改变预制体的结构,制备了孔隙尺寸分别为7、9和11mm的有序多孔铝样品。采用间接增材制造法,制备出相应结构的有序多孔铝。测量了三种尺寸的样品的支柱尺寸,并与设计尺寸进行比较,测量出误差。分析了误差的来源并发现了几何结构设计与样品尺寸误差的关系（2）采用传统无序泡沫铝作为填料对上述三种孔隙尺寸的有序多孔铝进行填充,设计并制备出具有两种填充方式的有序-无序多孔铝复合结构。对样品的压缩过程进行了模拟,根据模拟结果中样品在变形过程中的应力分布和支柱的变形模式,提出了两种填充方式（填充对角线孔隙和填充全部孔隙）。对样品进行准静态压缩试验,根据试验结果研究了样品在填充前后的压缩性能和吸能性能。试验结果表明,无序泡沫铝的填充可以改变有序多孔结构原本的变形机制和失效模式。孔径尺寸和填充方式共同影响着复合结构的压缩性能,且随着孔径尺寸的改变,填充方式对样品压缩性能的影响也随之改变。相较有序多孔结构,有序-无序多孔复合结构具有更高的压缩强度和吸能能力,平台应力显著提升。
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