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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:不就是運用沖壓工藝制造鋁合金板材、運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;又像金屬一樣,比強度高、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40年代后期,美國就首先研討這種資料,并于1951年科學家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,是一種具有廣泛運用遠景的物理功用資料。
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)模運用,且在爾后40多年里泡沫鋁的制造和運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會議,可謂泡沫鋁騰飛的里程碑事情。爾后泡沫鋁就真實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60-90dB。
  杰出的熱學功用:通孔泡沫鋁因為其孔洞彼此連通,在強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;能用有機或無機漆進行外表處理;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械起重設(shè)備,如:天花頂棚、墻面和房頂?shù)龋軌蜻x用機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度,可用作新型建材、機車車輛的高剛度結(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,泡沫鋁價格并不低價,加工工藝也比較復雜,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)大標準的泡沫鋁資料。泡沫鋁在轎車工業(yè)中的運用因為泡沫鋁具有輕質(zhì)、高比強度、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用,近些年這種資料又逐步進入轎車范疇泡沫鋁經(jīng)典運用之一就是泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu),因為歸納了泡沫鋁和金屬板件的功用,這種結(jié)構(gòu)強度較好,剛度進步2倍以上,阻尼、防撞才能進步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),這種資料運用后,在同種結(jié)構(gòu)下能夠減低25%的分量。據(jù)報道,如果將泡沫鋁零件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的轎車鑄件,在零件強度不變的狀況下,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)動機支架,在強化車架剛度,進步構(gòu)架穩(wěn)定性的一起還能耗散機械振動和熱能。而德國卡曼轎車公司則選用三明治式復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,多是運用在吸能盒、門梁結(jié)構(gòu)、保險杠中,能夠到達緩沖吸能的意圖。例如用泡沫鋁作夾芯制造轎車保險杠,具有吸收碰擊動能的功用,因為回彈率很?。ㄐ∮?%),能夠有用防止二次磕碰損傷。
  我們再詳細聊聊我們比較生疏的幾項: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吸收能量之和,并且因為泡沫鋁的各向同性,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。比方它就被運用在了客車消音器中??蛙嚺菽羝鳎菽X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。對未來的預期當然了,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,單獨的泡沫鋁結(jié)構(gòu)在轎車上的運用可能會遇到瓶頸,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用于泡沫鋁中,進步泡沫鋁自身的功用也是大有遠景。現(xiàn)在現(xiàn)已呈現(xiàn)了一些關(guān)于碳纖維增強鋁基泡沫資料的研討,試驗作用也闡明其在堅持泡沫鋁原有功用的基礎(chǔ)上,進一步進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),加強泡沫鋁和其他資料之間的結(jié)合力,強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用,可是關(guān)于轎車工業(yè)來說,它還遠遠沒有到達徹底老練的境地,現(xiàn)在也僅在一些轎車零部件上運用,但作為一種功用優(yōu)秀的資料,它的運用遠遠不止如此,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該更高,在鋁合金大行其道的現(xiàn)代轎車工業(yè)中,它應該得到更多的注重。處理其本錢和單一性,找到更好的結(jié)構(gòu)和資料復合辦法,或許是這種資料的新發(fā)展方向。

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

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