建筑防爆中泡沫鋁夾芯材料的運(yùn)用

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1、建筑防爆中泡沫鋁夾芯材料的運(yùn)用　　泡沫鋁是由連續(xù)金屬相骨架和大量氣泡組成的新型多功能金屬材料，具有孔隙率高、比強(qiáng)度大和比剛度大等特點(diǎn)，并且抗爆抗沖擊性能良好，是較好的吸能緩沖材料，下面是小編整理推薦的一篇泡沫鋁夾芯材料應(yīng)用研究的論文范文，歡迎閱讀?！　∨菽X在建筑中有很多應(yīng)用，建筑防爆材料就是其重要用途之一。例如：鋼板泡沫鋁復(fù)合防爆層能夠保護(hù)建筑的框架結(jié)構(gòu)柱[3]、泡沫鋁和鋼板制成三明治夾層板可以用做建筑的防護(hù)門(mén)[4]、泡沫鋁夾芯梁可用于防護(hù)工程建筑[5]等。因?yàn)榕菽X屬于新型功能材料，發(fā)展的時(shí)間并不長(zhǎng)，

2、但其優(yōu)良的吸能抗沖擊性能決定其在建筑防爆中將會(huì)有更大的用途。本文對(duì)近年來(lái)泡沫鋁的制備技術(shù)和在建筑防爆中的應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)。　　1泡沫鋁夾芯材料的制備技術(shù)　　盡管泡沫鋁具有很多優(yōu)點(diǎn)，但其強(qiáng)度較低則限制了它的應(yīng)用。泡沫鋁夾芯材料是將泡沫鋁芯材與強(qiáng)度較高的面板材料復(fù)合，如鋼板和鋁板等，使二者在結(jié)構(gòu)和功能上實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)[6].建筑防爆用的泡沫鋁主要就是這種材料。泡沫鋁夾芯材料的制備方法很多，主要有兩大類(lèi)：一類(lèi)是將預(yù)先制成的泡沫鋁與面板材料連接，如膠粘法和焊接法等;另一類(lèi)是將面板材料與鋁基發(fā)泡粉末制成預(yù)制體，然后

3、加熱發(fā)泡，冷卻后即得到泡沫鋁夾芯板[7].除這兩類(lèi)之外，還有一些其他方法也在探索中?！　?.1連接法　　膠粘法是將泡沫鋁和面板用膠合劑粘在一起，屬于物理連接方法，工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品精度也較高。但是膠粘前對(duì)泡沫鋁及面板表面清理過(guò)程比較復(fù)雜，且膠合劑耐高溫、耐腐蝕性能較差，同時(shí)結(jié)合強(qiáng)度也比較低，這些缺點(diǎn)限制了該法的發(fā)展。焊接法相比膠粘法界面結(jié)合強(qiáng)度得到有效提升，目前研究較多的有釬焊法和激光焊接等?！　♀F焊法是目前研究較多的泡沫鋁夾芯材料的焊接方法。該方法的關(guān)鍵在于釬料的選擇和對(duì)泡沫鋁表面氧化膜的去除。Sn基釬料因

4、其與泡沫鋁母材間的電極電位差，釬焊接頭處容易出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕，同時(shí)接頭耐熱性較差、強(qiáng)度較低。王輝等[8]利用氮?dú)獗Ｗo(hù)來(lái)提高釬焊接頭的強(qiáng)度。研究結(jié)果表明界面沒(méi)有形成連續(xù)膜層，而是由端細(xì)孔棱接觸相交點(diǎn)組成。于沖沖等[9]以Zn-Al-Cu合金為釬料，由于該釬料具有一定的去膜功能，所以在焊接時(shí)無(wú)需再用釬劑，可以避免因使用釬劑帶來(lái)的腐蝕問(wèn)題;采用機(jī)械刮擦去1鋪展;焊接時(shí)施加超聲振動(dòng)，能使釬料流布并均勻填充孔隙;最終制得釬料與鋁板、釬料與泡沫鋁冶金結(jié)合的夾芯板。陳楠楠等[10]采用銅箔-鋁片-銅箔復(fù)合層作為中間層，使

5、得接頭強(qiáng)度高于母材，并對(duì)焊接溫度、保溫時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。宋宇峰等[11]用Al-Si基合金作為釬料、純鋁板為面板，通過(guò)釬焊法制得泡沫鋁夾芯板，利用正交試驗(yàn)考察了焊接溫度、時(shí)間以及退火工藝等對(duì)夾芯板性能的影響，得出最優(yōu)工藝參數(shù)為：焊接溫度為640℃、時(shí)間為15min、在400℃下去應(yīng)力退火30min;此外，對(duì)比了釬焊法和膠粘法制得樣品在400℃下的失效情況，表明釬焊法制得夾芯板在高溫下穩(wěn)定性要好于膠粘法?！　〖す夂附邮菍⒏邚?qiáng)度高能量的激光束輻射在金屬表面，使其熔化后連接在一起的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是焊接后

6、工件變形小、生產(chǎn)效率高、能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。張迪[12]等在孔隙率為70%泡沫鋁和面板中間加入6061鋁合金，用激光束的熱量將6061鋁合金熔化并滲入到泡沫鋁的孔洞，從而實(shí)現(xiàn)較好的焊接，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度為2.97MPa,接近泡沫鋁的強(qiáng)度。但是激光焊接時(shí)，由于泡沫鋁中孔隙胞壁的反射作用以及孔隙空間限制，使得泡沫鋁母材對(duì)激光能量的吸收有限。在高溫?zé)嵩吹淖饔孟?，泡沫鋁內(nèi)部的孔隙可能會(huì)因吸熱熔化而坍塌，從而形成密實(shí)結(jié)構(gòu)的寬焊縫區(qū)[9].激光焊接目前還處于前期探索階段，距工業(yè)化生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的研究道路要走?！　?.2

7、發(fā)泡法　　梁曉軍等[13]將鋁合金粉末與發(fā)泡劑TiH2混合，而后用鐵、鈦面板和粉末在模具中壓制，先制成可發(fā)泡的預(yù)制體，而后在一定溫度下加熱使TiH2分解出氫氣，從而使熔體發(fā)泡制得冶金結(jié)合的夾芯板。由于該方法需要在模具中壓制，限制了成品的尺寸。張敏等[14]將混有發(fā)泡劑的鋁合金粉末置于面板間，再通過(guò)軋制復(fù)合法制成預(yù)制體，從而避免了模具對(duì)尺寸的限制，而后再放置在電阻爐中加熱發(fā)泡，這種工藝步驟簡(jiǎn)單，更易于連續(xù)性生產(chǎn)。軋制復(fù)合法存在的主要問(wèn)題是：預(yù)制坯在軋制過(guò)程中易出現(xiàn)粉末流失問(wèn)題，致使成材率較低、板材的厚度和精

8、度不高。為了提高預(yù)制坯的質(zhì)量，宋濱娜等[15,16]采用包套軋制法制作預(yù)制坯，將待發(fā)泡的鋁合金粉末裝入鋁管中密封軋制，再發(fā)泡處理，如圖1所示。該法解決了粉末流失和預(yù)制坯邊部容易出現(xiàn)邊裂等問(wèn)題，制得界面結(jié)合良好的夾芯板;宋濱娜等[16]研究了壓下率對(duì)預(yù)制體以及夾芯板結(jié)構(gòu)的影響。研究表明，壓下率為70%時(shí)，預(yù)制坯表面平直完整、粉末均勻致密，最終得到的夾芯板質(zhì)量也最好。劉佳等[17]進(jìn)一步研究了包套軋制制備工藝中，發(fā)泡參數(shù)對(duì)夾芯板芯