开孔泡沫铝物理及力学性能的研究

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1、开孔泡沫铝物理及力学性能的研究摘要泡沫铝是一种新型的结构功能材料，具有广阔的应用前景。本文采用加压渗流法制备出孔结构基本可控，孔洞分布均匀的不同基体和结构参数的开孔结构泡沫铝，并对开孔泡沫铝的拉伸力学性能和导电及电磁屏蔽等物理性能进行了研究。分别以工业纯铝和铝一硅合金为原材料，采用加压渗流法制备具有不同基体材料和不同结构参数的开孔泡沫铝。首先，对不同基体和不同结构参数的泡沫铝进行了拉伸实验，实验结果表明：泡沫纯铝和泡沫铝硅合金在拉伸过程中均具有弹性变形、塑性变形和断裂破坏三阶段，泡沫纯铝的塑性变形主要是孔棱的拉伸、旋转和变形，而泡沫铝硅合金的塑性变形主要是

2、孔棱的拉伸、旋转和断裂：随着相对密度的增加，开孔泡沫铝的抗拉强度和杨氏模量均增大，与Gibson理论模型相吻合；孔径对开孔泡沫铝的屈服强度、杨氏模量影响不大；通过对泡沫铝拉伸断口的观察和分析，表明泡沫铝的拉伸断裂机制是胞体中的孔棱在拉应力的作用下被撕裂。其次，研究了不同基体和结构参数泡沫铝的导电性能。采用“直流四端电极"法测量不同参数泡沫铝试样的电导率，实验结果表明：泡沫纯铝和泡沫铝硅合金的电导率随着相对密度的增大而增加，相对电导率与相对密度之间成指数函数关系变化；相对密度越小，泡沫纯铝和泡沫铝硅合金电导率的差值越小，即基体材料对泡沫体电导率的影响作用越弱

3、。通过渗流法制各了不同孔径和相对密度的泡沫铝，研究了泡沫铝的电磁屏蔽性能。泡沫铝的电磁屏蔽效能随着电磁波频率的变化而变化，电磁波频率在50～800MHz内，随着频率的增大泡沫铝的电磁屏蔽效能减小，但当频率在800～1050MHz内，泡沫铝的屏蔽效能随频率的增大有上升的趋势；在较低频率下，孔径越大泡沫铝的电磁屏蔽效能越好，但在较高频率下，孔径的影响可以忽略不计；泡沫铝的电磁屏蔽效能随着孔隙率的增加而减小；低频时试样的厚度越大其电磁屏蔽效能越高，但由于金属趋肤效应的存在，在高频时试样厚度对其电磁屏蔽效能的影响不大。关键词：开孔泡沫铝；抗拉强度；电导率；电磁屏蔽

4、效能Investicationofthephysicalandmechanicalpropertiesofopen-cellaluminumfoamsAbstractAluminumfoareshaveuniquepropertiesthatmakethemusefulinanumberofpotentialapplications．Inthispaperopen-cellalminumalloyfoamswithbasicallycontrollableporestructureanduniformdistributedporewerepreparedb

5、ymeansofinfiltratingprocess．Propertiesoftensile，electricalconductivityandelectromagneticshieldingeffectivenesswereinvestigated．Firstly,thetensileexperimentsofthepureAlfoaresandtheA1一Sialloyfoamswerecarried．TheresultsshowthatboththepureA1fclaresandA1·Sialloyfoamscontainelasticdefor

6、mation、plasticdeformationandcrackdeformationduringtensile．TheYoung’Smodulusandtensilestrengthrisedwiththeincreaseofrelativedensity，andtheinfluenceoftheporesizecanbeignored．Themetallicstrutsteartobreakoffonebyoneduringtensileexperiments．Secondly，theelectricalconductivityofthepureAI

7、foamsandtheA1·Sialloyfoamshavebeenstudied．Theresultsshowthattheelectricalconductivityofthealuminumalloyfoamsmountupwiththeincreaseoftherelativedensityasapowerfunction．Theinfluenseofthecellwallmaterial’Selectricalconductivitywillbeweakerwithlowerrelativedensity．Wealsostudiedtheopen

8、．cellaluminumfoams’electromagneti