2011年将增加30%新船订单 2011年的新造船订单和2010年相比增长30%，至4013万CGT。首尔Shinyoung证劵研究院Um Kyeong-ah 预测“年底和年初相比，新造船价格将会增加10%”。需求最大的船型可能是集装箱船，多亏了全球良好的进出口形势。 全球造船行业已经触底的情绪扩散，自从2008年大幅下降后，新造船的需求不断提高。随着造船需求逐渐增加，全球船公司不再因为新订单而有更多心理负担。因此，造船业乐观地看待今年的新订单量，认为和去年相比将增加近30%。积极预测的原因之一是船舶融资市场已经再次被激活，这证明新造船市场的全面复苏。 2010年下半年船舶融资市场出现复苏迹象，自雷曼冲击以来，2010年第三季度全球船舶融资总额达到最高，比第二季度增加三倍。至此，长期冻结的船舶融资市场开始快速复苏。大多数船舶融资人士预测前景良好，融资市场将会在新造船市场切实增长的轨迹中发挥重要作用，因为船东会减少自己的资本而扩大贷款支付新船。同时，截止至2011年1月25日BDI停留在1292点，比去年年底的1773点跌幅27%。然而，大多数人预期BDI这次将触底，航运业和造船业在2011年将伴随全球经济复苏成功反弹。 一种可减轻船舶自重30%的新型材料 有一种经测试可减少30%船体重量的新型材料。对于一艘普通大小，舱容7000立方米 的货船而言，使用这种材料其重量可相应减轻1000多吨。德国弗劳恩霍夫机床和成型技 术研究院的科研人员已对一种加热后呈泡沫状的铝粉做了试验，这种材料不但比水轻且 硬度高。 加热几秒钟后铝材体积开始膨胀成海绵形状，其秘诀在于这种新材料的化学成分。它 是一种铝和钛氢化物粉末的混合材料，钛氢化物起着发泡剂的作用，就像酵母能使面团 膨胀。 科研人员希望借此能找到一种制造大型铝泡沫夹心板的加工方法，并最终用这种材料 代替船用钢板。为形成这样的夹心化合物，粉末首先被压成条状，然后将它们放在两块 钢板之间并送入烤箱内加热。当温度达到650摄氏度以上时，这种新材料开始膨胀并与钢 板粘在一起，整个过程不需要使用任何粘合剂。 试验证明这种新材料有足够的硬度，材料在高压条件下仅是变形并不破裂。它的好处 是：这种材料的船只在北欧一年四季都能航行，因为船壳能耐海水。 江苏出海通道南通启东吕四港航道通航 江苏出海大通道——南通启东吕四港航道正式通航。吕四港一期航道开通后，将逐 步开工建设五至十万吨级进港航道，五万吨级船可全天候通航，十万吨级船可乘潮通 航。 吕四港位于江苏长江口以北约六十公里处，岸外五公里有一条与之平行的既宽又深 的潮汐通道——小庙洪，东西长四十公里，最深处水深达二十多米，东接国际航线。 建成后，吕四港将成为江苏沿海乃至长江中下游地区主要出海口之一，成为上海国际 航运中心重要深水组合港之一。 由于座落在长江与沿海结构主轴线的结合部，该港与日本、韩国东隔黄海，与上 海南间长江。与其配套的崇启大桥、长江口北支航道与长江主航道连接贯通建设项目 都已正式“上马”。 目前，港内启东沿江船舶工业带已有中远海工基地等二十多个重大项目入驻，吸 引投资三百多亿元，滨海工业园已集聚一百六十八个项目，总投资一百八十亿元。 —9—
超全面泡沫铝制备工艺汇总 泡沫铝是一种在金属铝基体中分布有无数气泡的多孔质材料。其特殊的结构决定了它具有许多致密金属所没有的特殊性能，结构特点如： 性能特点包括：
泡沫铝性能的优劣主要取决于其孔隙率、孔径、通孔率、孔类型、比表面积等孔结构参数，而其孔结构参数主要取决于制备工艺。 因此泡沫铝的制备技术已成为新材料领域的研究热点。下面就泡沫铝的制备工艺做详尽介绍： 1、固态金属烧结法 用这种方法生产的泡沫铝多数具有通孔结构,这是由于大部分固相法通过烧结使铝颗粒互相联结,铝始终保持在固态。 1.1、粉末冶金发泡法
工艺原理是将混合铝粉与发泡剂粉,经压缩得到具有气密结构的预制体,加热预制体使发泡剂分 解释放出气体,迫使预制体膨胀得到泡沫铝。 粉末冶金发泡法工艺流程： 特点：一是与其他方法比较可用的合金成分更为广泛,有利于改善泡沫铝的力学性能;二是可以 直接制造形状复杂的部件。缺点是该方法工艺参数区间较窄,成本较高,制得的泡沫铝尺寸有限。 1.2、散粉烧结法 此方法多用于制备泡沫铜。由于铝粉表面具有的致密氧化膜将阻止颗粒烧结在一起,因此用散粉 烧结法制备泡沫铝相对困难。这时可以通过变形手段破坏氧化膜,使颗粒更易粘结在一起;或加 入镁、铜等元素在595~625摄氏度烧结时形成低共熔合金。 这种生产方法包括三个过程: 特点：优点是工艺简单、成本低,缺点是孔隙率不高、材料强度低。如果用纤维代替粉末烧结同样可制得多孔材料。 1.3、粉浆成型法 粉浆成型法是将金属铝粉、发泡剂(氢氟酸、氢氧化铝或正磷酸)、反应添加剂和有机载体组成悬浮液,将其搅拌成含有泡沫的状态,然后置入模具中加热焙烧,接着浆开始变粘,并随着产生 的气体开始膨胀,最终得到一定强度的泡沫铝。
泡沫铝应用大全 一、国家安全方面需求 1、潜艇消音、导弹驱逐舰降噪需求 用泡沫铝吸声板与其背后空腔组成的吸声箱装在潜艇内部发动机室，可以降噪20分贝以上，有利于制造静音潜艇。 导弹驱逐舰等其它舰船也需要用泡沫铝吸声板对发动机室降噪以及制作间隔墙等。 2、制作复合装甲需求 新型复合装甲由陶瓷片、泡沫铝、芳纶纤维板组成，在中间或里层设置20mm 厚的泡沫铝材料，利用泡沫铝的吸能作用，使穿甲弹和破甲弹作用力分散，阻止其进入内部。 3、制作车辆防地雷底板 坦克车、装甲车、重卡车等底部采用V型，外部为装甲板，中层为泡沫铝板，里层为芳纶纤维板或钢板，防地雷。 4、军事指挥车、指挥所的需求 泡沫铝材料具有屏蔽电磁波的功能，可以屏蔽90分贝以上，制作军事指挥车、指挥所的内衬，使电信息保密。 5、制作防暴车需求 利用泡沫铝材料制作防暴车的复合装甲，防暴车重量可以减轻三分之一以上。 6、制作军用空投包装箱 目前我国军用空投包装箱采用美国哈丁技术制作，内部吸能减震材料为高密度塑料泡沫，使用泡沫铝为内部吸能减震材料，吸能减震能力提高10倍以上，即空投武装设备和弹药的安全性提高10倍以上。 7、制作舰船防爆甲板 舰船甲板用装甲板、泡沫铝板、钢板复合结构，甲板强度提高2倍以上，抗爆、抗弹能力提高2倍以上。 二、轨道交通方面需求 1、制作地铁车站的吸声内衬 用打孔泡沫铝吸声板制作地铁车站侧壁和顶部吸声板，厚度为10mm，背后设
置20mm厚空腔，即使在地铁车站的潮湿环境中仍然保持良好的吸声降噪效果，比使用其它吸声材料降噪效果提高一倍以上。 2、制作高速铁路隔音屏 制作高速铁路声屏障，高度为2800mm，打孔泡沫铝吸声板厚度为10mm，背后设置20mm厚空气层，后板为镀锌钢板。声屏障的内侧为泡沫铝裸面，可以吸音，整体墙可以隔音，达到高效降噪效果。泡沫铝被雨水淋湿后，降噪功能不降低，泡沫铝吸能减震，在列车经过震动下，铆钉不会松动，长期安全。 3、制作普通列车地板 普通列车泡沫铝地板为1mm铝板、15——20mm泡沫铝板、1mm铝板夹心板组成，泡沫铝密度为0.5g/cm³左右，具有优良的隔音、隔震功能；不燃烧，防火性能好；抗弯强度达到20Mpa左右，使用寿命长达30年以上；重量轻，为木板重量的1/2左右。 4、制作高速列车地板 高速列车用泡沫铝地板用1mm铝板、25——30mm泡沫铝板、1mm铝板夹心板组成，泡沫铝密度为0.5g/cm³左右。隔音20分贝以上，震动减少一个数量级，防火、耐腐蚀、抗弯强度达到20Mpa左右，不塌陷，使用寿命长达30年以上。 5、制作列车车门夹心 采用泡沫铝板作车门夹心材料，具有优良的隔音、隔震、隔热功能，承受力的载荷时，各向同性。 6、制作车厢内衬 地铁车厢采用20mm厚泡沫铝内衬，可以降低噪声20分贝以上。大线列车、高速列车、城铁列车的车厢侧衬采用20mm泡沫铝板、20mm聚氨脂泡沫复合板，具有优良的隔热和隔音双重能力。 7、制作客车厢间隔墙 采用泡沫铝板制作客车间隔墙，隔音隔振功能好，各方向强度一致、强度好，不产生鸟鸣声音。 8、制作电器柜 用泡沫铝夹芯板（0.5mm铝板、5——10mm泡沫铝板、0.5mm铝板）制作发电机、电动机、变频器、中央空调等产生噪音和电磁波设备的电器柜，可以降低噪声20分贝以上，屏蔽电磁波90分贝以上。 9、制作地铁隧道通风口消声器
粉末冶金法制备泡沫铝的工艺研究及其展望 摘要泡沫铝由于具有多种独特的性能，已备受研究者的关注。制备泡沫铝的方法很多，本文主要介绍了粉末冶金法制备泡沫铝的工艺，对影响工艺的因素进行了分析，提出了粉末冶金法需要改进的方面，以推动粉末冶金法制备泡沫铝的研究和应用。 关键字泡沫铝粉末冶金法影响因素 1 引言 泡沫铝作为一种新型的功能材料，以其独特的性能，具有广阔的应用前景[1,2]。泡沫铝由于轻质结构，吸声，隔音等性能，正大范围应用于汽车，航空，公路建设，建筑装饰等工业和国防科技领域[3]。目前制备泡沫铝的方法有熔体发泡发法、渗流铸造法、液态金属凝固法、熔模铸造法、粉末冶金法、固-气共晶凝固法、添加球料法等。其中，粉末冶金法是近年来国外研究比较集中的一种工艺[4]。 粉末冶金发泡法是由德国Fraunhofer材料研究所发明的一种生产方法，利用此方法制备出结构均匀的泡沫材料，可以加工成近成品尺寸的零件[5]，也可以制成三明治式的复合材料，中间为泡沫铝材料层，而两面为生长成一体的铝薄板。粉末冶金法在欧洲得到了广泛的研究，目前，制备较为成功的有德国FOAMINAL、奥地利的ALULIGHT和斯洛伐克的ALU FOAM三个品牌[6]。我国对粉末冶金法制备泡沫铝的研究还处于实验阶段，北京的有色金属研究总[7]、太原重型机械学院[8]、东南大学、东北大学[9]等单位对粉末冶金法进行了研究。 2 泡沫铝的粉末冶金法制备 2.1 制备原理 首先将铝粉和发泡剂（通常是TiH2）粉混合均匀，然后将其压制成致密的预制块，预制块中不能有残留的气孔和缺陷，否则会对产品质量造成很大的影响。将预制块放入炉中加热，加热至铝熔点附近，发泡剂受热开始分解生成气体，首先形成气孔，然后长大，使预制体膨胀，形成多孔的泡沫铝。图1为粉末冶金法制备泡沫铝的工艺流程图。
泡沫铝是同时兼有金属和气泡特征的新型轻质功能-结构一体化材料，其特殊的结构决定了它具有许多致密金属所没有的特殊性能，如(1)轻质：密度仅为金属铝的10%～40%；(2)高比刚度：其抗弯比刚度为钢的1.5倍；(3)高阻尼减震性能及冲击能量吸收率：阻尼性能为金属铝的5～10倍；(4)良好的隔声性能（闭孔）和吸声性能（通孔）：声波频率在800～4000HZ之间时，闭孔泡沫铝的隔声系数达0.9以上；声波频率在125～4000HZ之间时，通孔泡沫铝的吸声系数可达0.8； (5)优良的电磁屏蔽性能：电磁波频率在2.6～18GHz之间时，泡沫铝的电磁屏蔽量可达60～90dB；(6)导热系数低，闭孔泡沫铝导热系数相当于大理石；而通孔泡沫铝则具有良好的散热性。泡沫铝性能的优劣主要取决于其孔隙率、孔径、通孔率、孔类型、比表面积等孔结构参数，而其孔结构参数主要取决于制备工艺。因此泡沫铝的制备技术已成为新材料领域的研究热点。 一、粉末冶金发泡法。 粉末冶金发泡法是将铝或铝合金粉末与发泡剂(一般为TiH2)按 一定比例配制并混合均匀，在适当的压力下压成致密的预制胚体，然后将压好的预制体进一步加工成半成品，再将此半成品放入所需零件形状的钢模内，加热到接近预制体熔点的温度，使发泡剂分解释放出气体形成气泡，制得闭孔泡沫铝。类似于粉末冶金法的烧结工艺过程的另一种方法是烧结脱溶法。首先将铝或铝合金粉末和可去除填充颗粒混合均匀，再把混合物压制成致密的半成品，然后在一定温度烧结。若填充颗粒为尿素、碳酸氢氨等可分解有机物，则烧结过程中颗粒会
分解气化；若填充颗粒为NaC1等可溶性盐，则在烧结后用溶剂将其溶去得到通孔泡沫铝。 二、熔体发泡法。 熔体发泡法发泡过程在液相进行，主要有直接吹气法、发泡剂发泡法等。直接吹气发泡法是:首先向金属熔融液中加入SiC、Al2O3等，并均匀分散以提高熔体粘度，然后向熔体底部吹入气体(如氮气、惰性气体等)，在金属液中形成大量气孔后冷却凝固。发泡剂发泡法是：在铝熔融体中加入发泡剂搅拌均匀，加热使发泡剂分解产生气体，气体膨胀而发泡，冷却后得泡沫金属。所用发泡剂通常为TiH2或ZrH2等金属氢化物。通过高速搅拌使发泡剂颗粒迅速均匀分散于铝熔融体中、使用增粘剂（如金属钙）增大熔体的粘度以防止发泡过程中气泡逸出或结合长大，可以使孔结构得到改善。 三、二次发泡法。 二次发泡法是一种综合了粉末冶金发泡法及熔体发泡法优点的泡沫铝制备方法，其技术工艺路线是在铝熔体中加入增粘剂(Ca、Al2O3等)搅拌均匀，在合适的温度和粘度条件下加入发泡剂(预处理好的TiH2)，分散均匀，在TiH2未分解前将熔体铸入模具中快速冷却凝固，即得到发泡先驱体。当发泡先驱体受热达到一定温度时，先驱体中TiH2开始分解并发泡，最终制得泡沫铝。
科研创新 姓名： quanmuyi 学号： 00000000 学院：材料科学与工程 专业：材料成型及控制 科研题目：泡沫铝及夹层板制备研究 指导教师： 二O一一年三月徐州 1．泡沫铝 1.1泡沫铝概述
泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征，是一种多空隙低密度的新型多功能材料。它具有密度小、高吸收冲击能力强、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤能力、易加工、易安装、成形精度高、可进行表面涂装等特点。因此，应用领域十分广泛。 早在 1948年美国人 Sosnik就提出了用汞在铝中气化发泡制备泡沫铝的方法 ,随后 Ellist于 1951年成功地制备出泡沫铝。20世纪 60年代美国 Ethyl 公司成为研制泡沫铝的科研中心基地。但由于发泡工艺与泡的尺寸很难控制，一直没有得到发展。直到20世纪80年代中期以后，才取得长足进展，开发出一些有工业价值的工艺：1991年 ,日本九州工业金属研究所开发出泡沫铝工业化生产工艺。1999年 ,第一届世界泡沫金属学会议在德国不来梅顺利召开 ,重点是关于泡沫铝的制造和应用。随后 ,世界泡沫金属学术会每隔两年召开一次 ,泡沫金属已发展成为一门重要的学科和技术领域[1]。目前 ,在泡沫铝研究方面加拿大、美国和日本处于世界领先地位其中日本的研究进展速度最快 ,不仅将泡沫铝投入了生产并进入了实际应用阶段。国内自 80年代中期开始进行泡沫金属材料的研究 ,经过20多年的探索和研究 ,东南大学、东北大学、中国科学院、北京科技大学、昆明理工大学等多家机构都先后做过许多研究。在泡沫金属制备方面 ,国内对发泡法和渗流法研究得较多且基本赶上国外发达国家水平 ,只是对连续生产方法的研究还属空白 ,仍然有待开发 ,从而扩大泡沫金属的实际应用。 由于泡沫铝具有优异的物理性能、化学性能、力学性能与可回收性能等，被认为是一类很有开发前途的工程材料，有着广泛的应用前景，特别在在建筑、交通运输、机械、电子、通讯和军工等行业具有广泛应用前景。 最常用的泡沫铝合金是纯铝、2×××系列合金及6×××合金。铝-硅系铸造合金因其熔点低与良好的成型性能，也可用于制造泡沫材料。目前，世界各国已研制开发出多种制造泡沫铝的方法和加工工艺，生产出了不同的规格品种和用途的泡沫铝材，已取得可喜成果，正在向产业化生产方向发展。 1.2泡沫铝的特性及其应用 1.2.1泡沫铝的主要特性[2] 由于制备工艺的不同,从结构看泡沫铝可分为闭孔结构的泡沫铝和开孔结构的泡沫铝。前者含有大量独立存在的气泡,而后者则是连续贯通的三维孔结构。泡沫铝的性能主要取决于分布在三维骨架间的孔隙特征, 即孔的形态和分布,包括孔的类型、孔的形状、孔的分布、孔的结构。结构不同导致的性能差异,使其具有不同的用途。在冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域得到了和将要得到广泛应用。与传统的金属铝相比,泡沫铝具有如下特征： （1)密度小[3] 泡沫铝是一种轻质功能材料。泡沫铝密度通常为180- 480 kg/ m3,约为铝密度的1/ 10、钛密度的1/ 20、钢密度的1/ 30及木材密度的1/ 3。一般建筑材料采用密度为200- 300 kg/ m3的泡沫铝材, 而用做消声材料时则用密度为320- 420 kg / m3的材料。泡沫铝的密度可在很大范围内变化,目前所能获得的最大孔隙率可达97% ,其尺寸从几个微米到几十个毫米。一般规律是孔隙率越大,泡沫铝的密度越小。
※ 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
2.1泡沫铝材料的结构特点 泡沫铝是一种轻质功能材料，高孔隙率（60%~90%），孔径一般为0.1~6mm 孔隙结构主要有通孔和闭孔。 通孔，密度0.8~1.2g/cm3，孔隙率50%~70%，孔径1mm以下，高温气体和液体的过滤材料，散热材料 闭孔，密度0.2~0.5g/cm3，孔隙率80%~90% 2.2泡沫铝材料的吸声性能 表面几乎不存在可声波反射的平面。孔道中的空气在声波作用下会发生压缩-膨胀形变，将声能转变成热能。 孔隙结构对吸声能力影响较大 两种吸声形式即表面漫反射吸声和穿孔亥姆兹共振吸声。 在泡沫铝背后设置一空气层，形成泡沫铝吸声箱。随着泡沫铝背后空气层厚度的增加，吸声主频率逐渐向低频移动。 2.3泡沫铝材料的隔声性能 声波进入泡沫铝孔隙，引起孔隙中空气震动，继而金属间架振动，金属间架相互牵制，振动受阻而转化为热能。 通常使用的聚氨酯泡沫隔声材料，100mm厚最大隔声量为23dB，而泡沫铝材料20mm厚可以隔30dB以上。 密度对闭孔泡沫铝的整体隔声性能具有很大影响 不同密度新孔泡沫铝裸板的隔声性能变化趋势基本一致 厚度对闭孔泡沫铝裸板隔声性能具有显著影响 为了减小闭孔泡沫铝裸板中透孔和裂缝对隔声性能的影响，一般在工程中制成夹芯板。 相同密度和相同厚度的泡沫铝夹芯板比泡沫铝裸板隔声性能高。厚度太低会造成较多的裂缝和透孔，当两面贴板后，可以很好的解决透孔和裂缝所造成的声损失 2.4泡沫铝材料的压缩强度 与块体材料不同，多孔材料的性能测试还与材料的尺寸有关，对较大试样的多孔材料而言，可不考虑材料的尺寸效应。但对试样较小的多孔材料而言，要材料的尺寸效应。 闭孔泡沫铝压缩过程经历三个阶段：1、线弹性变形阶段2、坍塌变形阶段：初始坍塌和延续坍塌3、致密化变形阶段 动态压缩特征曲线与静态压缩时的特征一样，经历三个变形阶段。 动态与静态的压缩应力-应变曲线有着明显的差异：动态的曲线更加光滑，没有明显的平台区域；随着应变的增加，应力增加先快后慢再快，但一直处于增加的趋势，且在阶段2没有出现静态压缩时的应力突降现象；动态压缩的平台应力比静态压缩的平台应力大，且随着密度的逐渐增加，平台应力的差异也在缩小，应力-应变曲线也逐渐趋于一致。 静态压缩时速度慢，孔壁破裂后，闭孔内部的氢气就会慢慢释放出来，因此气体在压缩过程中忽略不计。但动态压缩时压缩速度很快，压缩闭孔泡沫铝的过程不单是孔壁和孔棱消耗外力所做的功，孔内的氢气也会引起一个附加强度的增量，由孔壁和孔棱坍塌造成的应力下降会得到一定的补偿，因此动态压缩比静态压缩时应力-应变曲线光滑。 Al基闭孔泡沫铝压缩曲线非常光滑，形变过程非常平稳，显示出典型的塑性泡沫材料特征。Al-6Si基闭孔泡沫铝压缩曲线有明显的起伏，显示出脆性材料的压缩特征，这是由于Al-6Si 基闭孔泡沫铝基体中含有大片状和长条状金相以及大量脆性相。 在铝合金中添加粉煤灰颗粒可以提高泡沫铝的压缩强度 添加短碳纤维可以显著提高泡沫铝的压缩强度 2.5泡沫铝材料的吸能性能
泡沫铝研究综述 班级:材科102班 姓名：吴凯 学号：201004055 指导教师：吕平
泡沫铝研究综述 吴凯青岛理工大学 摘要：泡沫铝是一种新型的轻质结构功能材料。本文首先介绍在制造泡沫铝 的过程中起了至关重要的作用的发泡剂。泡沫铝中气源主要分为H 2源和C0 2 气源， 氢化物发泡剂应用较为普遍；其次对泡沫铝动态压缩力学性能的实验测量技术进行了总结；另外分析总结了泡沫铝随着气孔孔径的减小，它的力学性能、电磁屏蔽效能、吸音性能的变化；最后，介绍了泡沫铝作为结构材料、功能材料及功能结构一体化材料应用的研究现状。 关键词：泡沫铝；发泡剂；力学性能；冲击荷载；小孔径 Abstract:Foam aluminum is a new lightweight structure and function of materials. This paper describes the process in the manufacture of aluminum foam played a crucial role in the blowing agent. Aluminum foam in the gas source is divided into H2gas supply sources and CO2, hydrides foaming more general; followed by dynamic compression of aluminum foam mechanical properties of experimental measurement techniques are summarized; another analysis summarizes the aluminum foam with pore size decreases, its mechanical properties, changes in electromagnetic shielding performance, acoustic performance; Finally, the research status of aluminum foam as a structural material, structural and functional integration of functional materials materials applications. Keywords:Foam aluminum；Vesicant；Mechanical Properties；Impact load；Small Aperture 引言 泡沫铝是一种新型的轻质结构功能材料，粉末冶金法是一种制备泡沫铝的重要的方法。在泡沫铝内部含有大量分布可控的孔洞，并以孔洞作为复合相的新型复合材料，具有良好的吸能、减震、缓冲、隔音吸声、隔热、电磁屏蔽、质量轻、高比能等优良的物理和力学性能。另外，研究小孔径泡沫铝对泡沫铝的发展有重要意义，当泡沫铝气孔细化到lmm左右时，可分散细化缺陷，使泡沫铝的结构均匀性提高，而泡沫铝孔结构的均匀化可使其形变的不均匀性降低。研究表明，平均孔径的减小可以使泡沫铝力学性能、能力吸收性能等得到提升。因此，研究小孔径泡沫铝、全面提升泡沫铝性能是当今泡沫铝的重点研究方向之一。正因为泡沫铝有如此多有意的性能，近些年来它在航空航天、汽车、船舶、建筑、装潢、环保、医药等领域被广泛使用。 1.泡沫铝发泡剂 铝的熔点为660℃，通常低温发泡剂不适合金属铝的发泡。在泡沫铝的生产中应用较多的是无机类热分解型发泡剂。概括起来主要是氢化物型和碳酸盐型。 1．1氢化物发泡剂 在众多的氢化物中，TiH 2和ZrH 2 被认为是最佳的发泡剂[1]，原因是它们在 400～600℃释放出发泡气体——氢气，这与铝金属的熔点(660℃)和铝合金的熔点(577℃)比较接近[1]。工业生产中，由于成本和资源等因素，TiH 2 应用比较普遍， 因此国内外发泡剂研究通常集中在TiH 2方面。可以利用未经处理的TiH 2 所释放的
第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集 泡沫铝的熔体发泡法制备及其应用 周君，熊汉青，王志国，王志峰，赵维民 （河北工业大学材料科学与工程学院，天津300130） 摘要：泡沫铝是一种密度小、比刚度强的新型复合材料，具有良好的力学性能和物理性能，而且还具有阻尼、吸音隔音、阻燃、电磁屏蔽等特殊性能。采用熔体发泡法制备泡沫铝，工序简单，成本低，易于操作。随着现代科学技术的发展，泡沫铝作为结构功能材料被广泛应用在工业、建筑及其他高科技领域，并越来越受到人们的关注。 关键词：泡沫铝；性能；熔体发泡法；应用 Preparation of Foam Aluminum by Foaming in Melt and Its Application ZHOU Jun,XIONG Han-qing,WA NG Zhi-guo,WANG Zhi-feng,ZHAO Wei-min (School of Materials Science and Engineering,Hebei University of Technology,Tianjin300130,China) Abstract:Foam aluminum is a kind of new type composite materials with low density and big specific strength.Meanwhile,it has good mechanical properties,physical performance,damping,sound absorption, sound insulation,flame retardant,electromagnetic shielding and other special performance.The melt foaming method of foam aluminum is simple process,low cost and easy to operate.Along with the develop原ment of modern science and technology,foam aluminum as a structure functional material is widely used in industry,construction and high-tech fields.It is more and more concerned by people. Key words:foam aluminum;properties;melt foaming method;application 多孔金属材料（Cellular metals）是一种新型的材料，它是由相互贯通或者封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成[1]。典型的孔结构有两种：一种是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构，一种是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构。 泡沫铝是第一种结构多孔材料[2]，已经有60多年的研究历史。早在20世纪40年代，美国的科学家就开始了用熔体发泡法制备泡沫铝的研究，并获得了首个泡沫铝的专利，为以后泡沫铝的研究和发展奠定了基础[3]。随后日本、德国、加拿大等国家也开始了泡沫铝的研究，都取得了很大的进展。20世纪70年代初，日本藤井清隆等人开始研究泡沫铝材料。1978年，日本九州工业实验所的上野英俊等人研究出利用火山灰作为发泡剂制造泡沫铝的方法。自1983年以来，以日本九州工业实验所为主的一些研究单位对泡沫铝的研究已十分活跃，并在熔体发泡法方面取得重大进展[4]。进入20世纪90年代以后，很多国家都加大了在泡沫铝研究方面的投入，最值得注意的是德国布莱梅夫雷霍弗实用材料研究所(IEAM)在粉末冶金法生产泡沫铝上取得了突破[5]。 我国泡沫铝的研究起步较晚，虽然经过十多年的研究发展，但是与国外的技术水平相比还有一定的差距。目前我国的中国科学院、东北大学、清华大学、昆明理工大学等都在致力于泡沫铝的研究，并 作者简介：周君，硕士，地址：中国天津市丁字沽1路8号河北工业大学，E-mail：602443562@https://www.doczj.com/doc/7d18742323.html,
东北大学 研究生考试试卷 考试科目：新材料制备技术 课程编号：y09521086 专业：有色金属冶金 姓名: *** 学号：1100865
目录 1 多孔金属材料 (1) 1.1多孔材料 (1) 1.2金属材料 (1) 1.3多孔金属材料 (1) 2 闭孔泡沫铝 (2) 2.1闭孔泡沫铝材料的性能 (2) 2.2闭孔泡沫铝材料的应用 (3) 3 闭孔泡沫铝材料的制备 (5) 3.1理论基础 (5) 3.1.1 氢化钛分解 (5) 3.1.2 熔体黏度 (6) 3.1.3 氢气在铝液熔体中的溶解度 (6) 3.2闭孔泡沫铝材料的制备方法 (7) 3.2.1 熔体发泡法制备泡沫铝材料 (7) 3.2.2 粉末法制备泡沫铝 (9) 3.2.3 其他制备方法 (10) 参考文献 (12)
闭孔泡沫铝材料的制备技术及其应用 1 多孔金属材料 1.1多孔材料 多孔材料是一种有相互贯通的或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞边界或其表面由支柱或平板构成。自然界中的多孔材料有很多，常见的有蜂窝、海绵、骨骼、软木、珊瑚等。一般，在传统工程材料中，孔洞被认为是一种结构缺陷，然而，这些多孔材料在自然界中能够稳定存在，并表现出一些优异性能。千百年来，这些天然的多孔材料被人们广泛利用，现代技术的发展使得人类仿生这些多孔材料，制备出各种各样的人造多孔材料，如泡沫塑料、泡沫陶瓷和泡沫金属等。这些新型的泡沫材料越来越多地被用作绝缘、缓冲、吸能、吸声等材料，从而发挥了其多孔结构决定的独特性能。 典型的泡沫材料孔结构有两种：一种是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构，由于其形状类似于蜂房的六边形结构而被称为“蜂窝”材料；另一种是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构, 通常称之为“泡沫”材料。 多孔材料的性能很独特，相对连续介质材料而言, 多孔材料一般具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好、阻尼、吸能性能等优点。 1.2金属材料 金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料、金属间化合物和特种金属材料等。 金属材料与人类文明的发展和社会的进步有着十分密切的关系。铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已广泛应用于各个行业，金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料，其性能一般有：比重大、熔点高、导电导热性能好、高强度、塑性变形、可回收、耐高温等。 易加工 1.3多孔金属材料 多孔金属材料也称泡沫金属材料，即金属内部弥散分布着大量的有方向性的或随机的孔洞。由于对孔洞的设计要求不同，孔洞可以是泡沫型的，藕状型的，蜂窝型的等。
年产5000吨多功能泡沫铝新材料项目 一、项目提出背景 多功能泡沫铝是国家“八六三”高技术重点项目（编号：2002AA334060）以及教育部重点科技项目（编号：98048），该项目有东北大学负责研发，目前已经通过国家验收。 多功能泡沫铝材料是以铝为原料，采用一系列创新技术，制成的一种多用途新型材料。（产品的技术指标为：密度0.2～0.6g/cm3,孔隙率75%～90%，导热系数0.25～0.62w/m.k,压缩强度3～5Mpa,吸音率61%～78%，隔音量60～80分贝。）泡沫铝主要用于飞机、舰船、轿车、地铁、建筑等行业，作缓冲、隔音和吸音材料，市场前景广阔，经济和社会效益显著。 由于泡沫铝材料具有密度小、隔音、吸音、减震、隔热等多种特殊功能，先进国家已广泛应用于交通、运载工具、机械、建筑等行业上。例如泡沫铝夹心板材料应用在汽车、坦克、装甲车、机动战车、军用汽车、地铁列车、高速火车上制做壳体及间隔墙，既吸音、隔音、占空间小、强度高、保温、又减轻自重。用在潜水艇上，可以吸音和隔音，使潜艇运行时无声音，不易被对方发现。用泡沫铝夹心板可以制做高架铁轨、高速公路和铁路的隔音屏，制作地铁地道和车站的顶棚吸音板等，防止噪声对环境的污染。用泡沫铝材料制作轿车等车辆的前、后和侧部防冲挡（保险杠），可以吸收撞击力，当车受撞击时能够保护人和车免遭伤害，从而提高安全性。上述情况说明，本项目产品应用领域十分广泛，具有显著的经济效益和社会效益。 二、国内外技术发展概况及国内需求 日本、美国、德国、韩国等先进国家已将“泡沫铝”材料广泛地应用于建筑、交通运输、机械、电子和通讯等行业上。在建筑上做间隔墙、地
一、引言 现代工艺技术的发展，使得泡沫金属的制备技术日趋完善，制造成本不断降低。以泡沫铝为代表的泡沫金属是近年来发展较快的一种新型功能结构材料。作为结构材料，它具有轻质和高比强度的特点；作为功能材料，它具有减震、吸收冲击能、耐高温、隔声、吸声[1]、隔热、不燃烧、抗腐蚀、电磁屏蔽等物理性能[2-6]。最主要的是它可以将低密度、高刚度、冲击吸能性、低热导性、低磁导率和良好的阻尼性综合在一起[7]。在需要综合利用这些性能的领域内，泡沫金属有着广泛的应用前景[8-9]。 泡沫铝按照基体材料的不同，可将其分为泡沫纯铝和泡沫铝合金两类。由于泡沫铝合金同时具有纯铝和其它合金元素的性能，与泡沫纯铝相比其强度和吸能能力通常得到了提高。常见的泡沫铝合金有泡沫铝硅合金、铝镁合金和铝铜合金。按照孔结构的不同，可将泡沫铝分成开孔和闭孔两种[10]。 泡沫铝具有较高的压缩强度，同时具有较长的平台应力。压缩过程中的大量能量在近似恒定的应力下被吸收[11]，从而使得泡沫铝具有很强的吸能能力。关于泡沫铝吸能性能的研究文献很多。Pkarash等人[12]认为泡沫铝的能量吸收能力不仅与基体材料的弹塑性有关，还与其它一些耗散过程有关，如破碎的孔壁之间的摩擦。Beals等[13]通过对密度不均匀的Alcna 泡沫材料的测试分析，指出密度梯度是削弱泡沫材料能量吸收能力和效率的重要原因。在传统的管式吸能装置中，采用泡沫铝作为填充物可以提高结构的刚度和吸能能力，从而改进缓冲吸能装置的性能。国外许多文献都报道了由泡沫铝充当芯材的夹心式组合结构的静动态压缩力学行为的实验研究，国内该方面的文献比较少。 泡沫铝,是一种新型的功能材料, 其发明只有四十余年的历史。Sosnik 在1948 年提出利用汞做发泡剂, 在液态铝合金中气化制取泡沫铝的想法。在1956 年, Ellist根据这一想法成功地制造了泡沫铝。20 世纪60 年代, 美国Ethy l 公司已成为研制泡沫铝的科研中心基地。在1982 年以前所公布的有关泡沫铝的专利技术中, 多半来自美国的LOR 公司和Ethy l 公司。直到今天, 美国、日本、英国、加拿大等国相继研制出多种生产泡沫铝的方法, 并取得了多项技术专利, 已可将泡沫铝制成管材、带材等复合材料。我国对泡沫铝的研究近几年才起步, 80 年代后期, 贵州、大连等地的研究机构曾利用发泡法做过一些研究工作。 二、泡沫铝的制备方法 1. 铸造法 铸造法应用的很普遍, 目前, 泡沫铝的制备工艺 大多采用这种方法, 以下介绍几种相关的方法。 [14、15] 1) 金属液发泡法金属液发泡法早期采用的比 较普遍, 主要是向液态铝合金中加入TiH2、 ZrH2、CaH2 等发泡剂, 然后加热使发泡剂分解 成气体, 气体的膨胀使铝合金成泡沫状, 冷却后 即得到泡沫铝成品。 2) 渗流铸造法渗流铸造法是将液态铝合金渗 入到填料颗粒的间隙中而获得铝合金填料复合 体的一种方法。填料可以使用耐热而可溶的材料 ( 如精盐) 。样品制成后, 填料粒子可从铸件中 浸洗掉, 从而获得具有连通空隙结构的泡沫铝。 渗流铸造法又可分为上压渗流铸造法 ( 如图1 所示) 和负压渗流铸造法( 如图2 所 示) ,这两种方法的使用都可以得到通孔性良好
《粉末冶金原理》课程设计文献综述泡沫铝的研究进展制备工艺及趋势学生：学号：11 专业：金属材料工程班级：机材A0941 授课教师：宋杰光机械与材料工程学院二O 一一十月文献综述前言随着现代科技和材料科学的发展，新型多孔材料的应用也越来越广泛。泡沫铝是一种在金属铝基体中分布的有无数气泡的多孔质材料，它具有密度小、比表面积大、电磁波吸收性好、能量吸收性好、换热散热能力高、吸声性和隔音性好及优良的流通和过滤分离能力、耐热耐火、无污染、低吸湿性、能回收再利用等【——】优良性能1 3 。在1940s 后期就美国有了对泡沫金属材料的研究，自1987 年日本九州工业技术研究所发明了泡沫铝的生产技术依赖，在世界范围内开始了该领域的研究。目前，日本与德国在研究、生产和应用泡沫铝与其他金属泡沫方面居世界领先地位。我国对泡沫铝的研究始于1980’s 后期，已取得一系列研究成果，但无突破性进展，未形成生产力【4】。泡沫金属材料的制备大体可分为粉末冶金法、渗流铸造法、喷射沉积法、熔体发泡法和共晶定向凝固法等5。目前研究的重点仍集中在制备过程的控制，研究的热点是如何获得稳定高质量的泡沫结构和简化生产过程、降低生产成本；应用的领域从高科技到民用工业，十分广泛【6】。正文一泡沫铝的性能及应用由于制备工艺的不同，从结构看泡沫铝可分为闭孔结构的泡沫铝和开孔结构的泡沫铝。结构不同导致的性能差异，使其具有不同的用途。在冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域得到了和将要得到广泛应用【7】。与传统金属铝相比，泡沫铝有如下优越性：1 、密度小泡沫铝是一种轻质功能材料。泡沫铝密度通常为1 8 0—4 8 0 k g／r n 3 、约为铝密度的l／l 0 、钛密度的1／2 0 、钢密度的1／3 0 及木材密度的l／3 。一般建筑材料采用密度为2 0 0 —3 0 0 k g ／m的泡沫铝材，而用做消声材料时则用密度为3 2 0—4 2 0 k g／m3 的材料。泡沫铝的密度可在很大范围内变化，目前所能获得的最大孔隙率可达9 7 ％，其尺寸从几个微米到几十个毫米。一般规律是孔隙率越大，泡沫铝的密度越小。2、耐热性强泡沫铝具有较高的耐热性。一般铝合金的熔解温度范围在5 6 0—7 0 0℃，但泡沫铝即使加热到1 4 0 0℃也不熔解，而且在高温下不释放有害气体。以此，在许多场合可以取代发泡树脂或石棉类制品用做隔热与耐热材料及各种热交换器的芯件。还可用做航天设备的核心材料、高温填料、电磁屏蔽材料、阻燃器、慢【】性约束核聚变激光实验中的超热电子抑制材料等8 。3、通透性好具有良好通透性的贯通孔泡沫铝可作为过滤材料，从液体或气体中将固体颗粒过滤出去。通常，通透性随孔径的增加而增加，但它也受表面粗糙度的影响，而且受闭孔数目的的影响较大。可用于各种液体、气体的过滤器和高温除尘器中。4 、刚性强泡沫铝不具有密实金属那样的延展性，拉仲试验无法测出拉伸率，弹性模量约为铝合金的l／50— 1／100。泡沫铝质脆，与铝合金不同，当发生大的变形时，其蜂窝组织产生破坏，反之，如果蜂窝组织不达到破坏强度，泡沫铝是不会产生变形的。5 、比表面积大利用泡沫铝的大比表面积，可达到高的换热性，由此它可用做制造加热器和热交换器的良好材料。另外，也可用做需要巨大表面化学反应的载体，如作为催化剂的载体、多孔电极、充电电池的极板材料、换热器、能量吸收器和催化剂的载体等。6 、隔声性能强泡沫铝可通过气孔壁的振动来吸收声音的能量，用来消声、去除噪声。一般情况下，通孔泡
Equipment Manufacturing Technology No.09，2018 泡沫铝材料具有相对密度低、 质量轻、比表面积大、比力学性能高、阻尼性能好的结构特点，同时具有轻质、吸声、隔声、吸能、减震、电磁屏蔽等多种优良性能。泡沫铝的概念最早由美国人B.Sosnick 等提 出[1]，随后日本、德国、中国等开始投入研究。泡沫铝夹芯板具有轻质、高比强度和比刚度的突出特点，并 且具有良好的吸能、减震及电磁屏蔽等性能，在汽车制造、轨道交通、航空航天、 海运等领域有着广阔的应用前景。 对于泡沫铝夹芯板而言，弯曲是最常见的承载形式，因此需要研究泡沫铝夹芯板的抗弯强度。Zarei 等对弯曲载荷下的泡沫铝夹芯板进行了实验和数据研究[2]。查海波等对泡沫铝层合梁的弯曲性能进行了实验研究，指出其具有良好的复合性能[3]。范爱琴等通过准静态三点弯曲测试了不同芯层厚度的泡沫铝夹芯板的刚度，获得了载荷-位移曲线和失效形貌[4]。本工作是对钢板为上下面的泡沫铝夹芯板进行了三点弯曲试验，用ABAQUS 仿真模拟了泡沫铝夹芯板的三点弯曲过程及其失效模式，并将试验和仿真结果进行了比较。 1试验 1.1试验材料及准备 泡沫铝夹芯板的芯层是7050基体泡沫铝，面板用304不锈钢板。采用线切割将泡沫铝切割成厚度为15mm ，150mm ?30mm 的板，钢板切割成厚度为 1mm ，150mm ?30mm 的板。制作泡沫铝夹芯板时为了得到更好的粘结性能，首先使用砂纸打磨粘结面并用清水清洗，然后将其置于120°C 恒温下的电烤箱中烘烤4h.再使用丙酮清洗泡沫芯体和钢面板表面；将配好的环氧树脂粘结剂均匀的涂抹在面板和芯体上粘结成试样；将粘结好的泡沫铝夹芯板放在刷了环氧树脂脱模剂的托盘上，并在试样上放置 特制压具对其施压， 把托盘置于恒温80°C 的电烤箱中加热2h ，加热结束后把试件放在室温下冷却48 h.实验制得的泡沫铝夹芯板如图1（a ）所示。1.2试验过程 本实验采用WDW-50E 微机控制电子万能试验机对泡沫铝夹芯板进行三点弯曲试验。如图1（b ）所示，两个支座之间的长度L 是80mm ，两边悬臂梁的长度H 都是35mm ，压头和支座的直径d 都是10mm ，泡沫铝夹芯板的宽度b =30mm ，芯层泡沫铝的 厚度c =15mm ，面板的厚度t =1mm.压头以2mm/min 的位移载荷向下压泡沫铝夹芯板，计算机会记录加载的压力P 和下压的位移S . （续下图） 泡沫铝夹芯板的三点弯曲实验研究和仿真模拟 王冬，闫畅，宋绪丁 （长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室， 陕西西安710064）摘要：泡沫铝夹心板是一种新型复合材料，具有低密度、高比强、高比刚度、吸能减振、隔热、隔音等性能，可广泛用于航空航天、机械工业、汽车等领域。本文对泡沫铝夹芯板在三点弯曲载荷下的变形特性进行了试验研究和数值模拟。基于有限元软件ABAQUS 建立了泡沫铝夹芯板的三维有限元模型，并采用扩展有限元法（XFEM ）对模型在三点弯曲过程中的破坏模式进行了模拟。模拟的结果和试验结果基本吻合。关键词：泡沫铝夹芯板；三点弯曲试验；数值模拟中图分类号：TG146.2 文献标识码：A 文章编号：1672-545X （2018）09-0094-02 收稿日期：2018-06-30 基金项目：中央高校基金项目（310825175007；310825163407；310825161001） 作者简介：王冬（1994-），男，山西运城人，硕士，主要研究方向：新型材料及加工工程。 （a ）泡沫铝夹芯板试 样 94