【摘 要】
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泡沫铝是由金属相和气孔组成的复合材料,可广泛应用于交通运输、建筑机械、冶金化工、电子通讯和航天航空等多个领域,对其研究已经成为当今世界材料科学高技术领域的重要研究、
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泡沫铝是由金属相和气孔组成的复合材料,可广泛应用于交通运输、建筑机械、冶金化工、电子通讯和航天航空等多个领域,对其研究已经成为当今世界材料科学高技术领域的重要研究、开发热点之一。目前在工业应用中,人们对泡沫铝的力学性能越来越关注,尤其是其能量吸收性能。
在泡沫铝发泡时,将碳纤维加入铝熔体中,制备碳纤维增强泡沫铝材料。为改善碳纤维与铝基体的润湿性,在硫酸铜酸性镀液中对预处理后的碳纤维进行了镀铜处理,电镀后在碳纤维表面形成了均匀的镀层。采用熔体发泡法分别制备了碳纤维含量为0.35,1.0和1.7v01.%的铝/碳纤维复合泡沫材料。制备的铝/碳纤维复合泡沫材料的孔隙率在79.3%~90.6%之间,最小表观密度可达0.26g/cm3。
测试了铝/碳纤维复合泡沫材料的准静态压缩性能,铝/碳纤维复合泡沫材料的压缩曲线均比较平缓,显示出比较明显的塑性材料的特征。分析了泡沫铝的密度,孔结构及碳纤维含量等对泡沫铝强度和弹性模量的影响以及相对密度对压实应变的影响。研究结果表明:铝/碳纤维复合泡沫材料的屈服强度随纤维含量的增加而增大,试样最大的屈服强度可以达到9.51MPa。碳纤维含量为1.7v01.%,密度为0.54g/cm3的泡沫铝样品,屈服强度可以达到9.3MPa,
对铝/碳纤维复合泡沫材料的吸能性能进行了分析,对不同密度、不同碳纤维含量泡沫铝的能量吸收能力、能量吸收效率进行了研究,结果表明:随着碳纤维含量的增加,泡沫铝试样吸收能量明显提高,碳纤维含量越大,吸收能量的能力越大,吸能效率最高可达36.75%;随着密度的增加,泡沫铝的吸能效率峰值随之减小,压实应变会随着相对密度的增加而减小,而单位体积泡沫铝吸收的能量会随之增加。
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