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泡沫鋁將是未來車用鋁合金新發(fā)展方向

發(fā)布時間：2017-09-26 10:24:16 作者：錦鋁金屬 瀏覽次數(shù)：

　　這年頭，一說轎車黑科技少不了談輕量化。一談輕量化，我們言必稱鋁合金。一說鋁合金，連它的來路也都跟鄰家小李子一樣被人摸的門兒清：不就是運(yùn)用沖壓工藝制造鋁合金板材、運(yùn)用鑄造工藝制造鑄鋁件么？。還有許多辦法解鎖鋁合金哦，比方——泡沫鋁。
 
　　泡沫鋁怎么解鎖車用鋁合金？
 
　　泡沫鋁前史在轎車圈，有這樣一種資料。它像泡沫一樣，孔隙率大、比外表積高、阻尼減震強(qiáng)；又像金屬一樣，比強(qiáng)度高、比剛度高、耐高溫、質(zhì)量還輕，簡直是造車者的夢中情人。但你并不是在做夢。早在20世紀(jì)40年代后期，美國就首先研討這種資料，并于1951年科學(xué)家Elliot首先成功出產(chǎn)出泡沫鋁。泡沫鋁是一種在鋁基體中包括無數(shù)個氣泡的輕質(zhì)多孔金屬資料,它一起兼有金屬相氣泡特征,是一種具有廣泛運(yùn)用遠(yuǎn)景的物理功用資料。
泡沫鋁
　　首要結(jié)構(gòu)特色
       (1)孔結(jié)構(gòu)可調(diào)?？煞譃閮煞N狀況:一種是具有獨(dú)立孔洞結(jié)構(gòu),渙散的氣泡或空心的顆粒散布在金屬基體中(有人稱之為海綿鋁);另一種是具有貫穿的孔洞結(jié)構(gòu)(有人稱之為蜂窩鋁)。
　　(2)孔徑較大。改變規(guī)模為0.1——10.0mm(一般粉末冶海多孔金屬孔徑徑不大于0.3mm)。
　　(3)空泛率高。改變規(guī)模為40%——90%（一般粉末冶金多孔金屬空泛率不大于30%）。
　　(4)密度小。改變范圈為0.2——0.9/cm3（僅為同體積鋁的1/10——1/3）。
 
　　可是這種資料在發(fā)泡工藝、泡的大小和均勻性上很難操控，出產(chǎn)難度很大，其時并沒有得到大規(guī)模運(yùn)用，且在爾后40多年里泡沫鋁的制造和運(yùn)用一向處在阻滯狀況。直到80年代末，日本神州工業(yè)技術(shù)研討所改進(jìn)了泡沫鋁的出產(chǎn)技術(shù)，國際上再次興起了關(guān)于泡沫鋁資料的開發(fā)熱潮。
　　那場在1999年德國不來梅舉行的第一屆國際泡沫金屬學(xué)會議，可謂泡沫鋁騰飛的里程碑事情。爾后泡沫鋁就真實(shí)意義上從暗地走向了臺前，工業(yè)化程度也越來越高，再也不是試驗(yàn)室里無人問津的科研資料了。
　　首要功用特色高阻尼減震功用及沖擊能量吸收率：阻尼功用為金屬鋁的5-10倍。孔隙率為84%的泡沫鋁發(fā)作50%變型時，可吸收2.5MJ/M3C以上的能量。
　　杰出的聲學(xué)功用：
      1、隔聲功用（閉孔）：聲波頻率上800-4000HZ之間時，閉孔泡沫鋁的隔聲系數(shù)達(dá)0.9以上。
      2、吸聲功用（微通孔和通孔）：聲波頻率在125——4000HZ之間時，通孔泡沫鋁的吸聲系數(shù)大可達(dá)0.8，其倍頻程均勻吸聲系數(shù)超過0.4。
　　優(yōu)秀的電磁屏蔽功用：電磁波頻率在2.6-18GHZ之間時，泡沫鋁的電磁屏蔽量可達(dá)60-90dB。
　　杰出的熱學(xué)功用：通孔泡沫鋁因?yàn)槠淇锥幢舜诉B通，在強(qiáng)制對流條件下具有杰出的散熱性。不燃燒且有較好的耐熱性。耐腐蝕性、耐候性好，低吸濕，不老化，無毒性。
　　易加工：切開、鉆孔、膠結(jié)便利；經(jīng)模壓可曲折成所需形狀；能用有機(jī)或無機(jī)漆進(jìn)行外表處理；能夠雙面蒙皮，構(gòu)成大尺度的輕質(zhì)、高剛度板。
　　易裝置：泡沫鋁資料能夠被裝置在高處而無需機(jī)械起重設(shè)備，如：天花頂棚、墻面和房頂?shù)?，能夠選用機(jī)械辦法或直接用螺釘銜接和固定，也能夠用粘接劑粘貼在墻或天花板上。
 
　　金屬薄板——泡沫鋁——金屬薄板構(gòu)成的“三明治”結(jié)構(gòu)承繼了泡沫鋁的優(yōu)異功用，并具有很高的抗彎強(qiáng)度，可用作新型建材、機(jī)車車輛的高剛度結(jié)構(gòu)件等。
　　泡沫鋁制備辦法泡沫鋁制備工藝有20多種，觸及的范疇非常廣，但關(guān)于轎車工業(yè)來說，泡沫鋁價(jià)格并不低價(jià)，加工工藝也比較復(fù)雜，各種制備工藝的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性都不是很高，孔結(jié)構(gòu)的不均勻問題也還沒有得到徹底處理。
　　泡沫鋁制備首要為凝固法、燒結(jié)法、堆積法等，其間溶體發(fā)泡法相對簡略，孔隙可控，本錢較低，比較合適規(guī)?；霎a(chǎn)大標(biāo)準(zhǔn)的泡沫鋁資料。泡沫鋁在轎車工業(yè)中的運(yùn)用因?yàn)榕菽X具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度、高比剛度、阻尼減震、吸聲隔熱、電池屏蔽等特色，在航空航天、高速芯片，建筑資料中均有所運(yùn)用，近些年這種資料又逐步進(jìn)入轎車范疇泡沫鋁經(jīng)典運(yùn)用之一就是泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)，因?yàn)闅w納了泡沫鋁和金屬板件的功用，這種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較好，剛度進(jìn)步2倍以上，阻尼、防撞才能進(jìn)步3倍以上，且同比質(zhì)量大大下降。
 
　　OME公司從前規(guī)劃過一款轎車，底盤選用了泡沫鋁三明治板結(jié)構(gòu)，這種資料運(yùn)用后，在同種結(jié)構(gòu)下能夠減低25%的分量。據(jù)報(bào)道，如果將泡沫鋁零件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的轎車鑄件，在零件強(qiáng)度不變的狀況下，質(zhì)量能夠減輕50%以上。此前，BMW曾聯(lián)合澳大利亞輕金屬功用研討中心（LKR），研發(fā)了一種泡沫鋁結(jié)構(gòu)的發(fā)動機(jī)支架，在強(qiáng)化車架剛度，進(jìn)步構(gòu)架穩(wěn)定性的一起還能耗散機(jī)械振動和熱能。而德國卡曼轎車公司則選用三明治式復(fù)合泡沫鋁材來制造吉雅轎車（Ghiaroadster）的頂蓋板，在質(zhì)量下降25%的一起，剛度比本來的鋼構(gòu)件大7倍左右，真可謂一舉兩得。
　　泡沫鋁作為吸能緩沖結(jié)構(gòu)存在時，多是運(yùn)用在吸能盒、門梁結(jié)構(gòu)、保險(xiǎn)杠中，能夠到達(dá)緩沖吸能的意圖。例如用泡沫鋁作夾芯制造轎車保險(xiǎn)杠，具有吸收碰擊動能的功用，因?yàn)榛貜椔屎苄。ㄐ∮?%），能夠有用防止二次磕碰損傷。
　　我們再詳細(xì)聊聊我們比較生疏的幾項(xiàng)：吸能盒這種填充結(jié)構(gòu)吸能才能，大于吸能盒與泡沫鋁單獨(dú)吸收能量之和，并且因?yàn)榕菽X的各向同性，在偏置磕碰中也能取得很好的能量吸收。跟著人們安全意識的進(jìn)步，行人安全概念也逐步成形。而這種結(jié)構(gòu)能夠徹底吸收掉車輛以15Km/h速度碰擊的一切能量，正能對行人安全起到維護(hù)作用。NVH吸熱隔音上，泡沫鋁也能起到馬到成功的功效。比方它就被運(yùn)用在了客車消音器中。客車泡沫消音器，泡沫鋁吸聲板通過耐火處理，能夠適用在近600℃的尾氣溫度。降噪作用為阻抗型消聲內(nèi)芯、并聯(lián)共振式消聲內(nèi)芯消聲器的2——3倍，分量減輕1/3左右。
 
　　此外，用泡沫鋁資料制造轎車地板、距離、車門夾心板等也能到達(dá)隔音、隔震的作用。頂蓋轎車頂蓋作為轎車上大面積的掩蓋件，怎么歸納分量和強(qiáng)度的要求一向讓廠家頭疼。選用泡沫鋁夾心板，厚度僅為2mm左右，剛度為鋼板頂棚的7倍，分量還能減輕50%以上。對未來的預(yù)期當(dāng)然了，看似完美的東西總之有著讓人無法的缺陷，現(xiàn)階段來說，泡沫鋁的長處與高本錢比較并不占優(yōu)勢。未來，單獨(dú)的泡沫鋁結(jié)構(gòu)在轎車上的運(yùn)用可能會遇到瓶頸，但如果將這種資料和其他資料如金屬、高分子等進(jìn)行結(jié)合或許是種啟示。比方將泡沫鋁和鋁合金或碳纖維復(fù)合資料等結(jié)合，能夠必定程度上緩解碳纖維資料本錢高、脆性大，易斷裂的缺陷，一起又能取得杰出的隔熱靜音、耐高溫功用。
　　反過來也是一樣的，將碳纖維作為輔材運(yùn)用于泡沫鋁中，進(jìn)步泡沫鋁自身的功用也是大有遠(yuǎn)景?，F(xiàn)在現(xiàn)已呈現(xiàn)了一些關(guān)于碳纖維增強(qiáng)鋁基泡沫資料的研討，試驗(yàn)作用也闡明其在堅(jiān)持泡沫鋁原有功用的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)步了資料的物理功用，終究取得高吸能、阻尼減震、孔壁耐性較好的泡沫鋁資料。怎么取得更好的三明治結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)泡沫鋁和其他資料之間的結(jié)合力，強(qiáng)化各資料的功用特色，或者是尋求出一種新的結(jié)構(gòu)，如多層的夾層結(jié)構(gòu)等也不失為一種比較好的挑選。
　　總之，雖然泡沫鋁的研討現(xiàn)已比較深化，在其他工業(yè)中得到了多方面的運(yùn)用，可是關(guān)于轎車工業(yè)來說，它還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有到達(dá)徹底老練的境地，現(xiàn)在也僅在一些轎車零部件上運(yùn)用，但作為一種功用優(yōu)秀的資料，它的運(yùn)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止如此，將來泡沫鋁和多種資料之間的結(jié)合會是一種趨勢。
 
　　小結(jié)：泡沫鋁作為一種功用優(yōu)秀的資料，在轎車范疇的位置應(yīng)該更高，在鋁合金大行其道的現(xiàn)代轎車工業(yè)中，它應(yīng)該得到更多的注重。處理其本錢和單一性，找到更好的結(jié)構(gòu)和資料復(fù)合辦法，或許是這種資料的新發(fā)展方向。

標(biāo)簽：泡沫鋁  鋁合金 三明治結(jié)構(gòu)  耐高溫  隔音 隔震

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