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泡沫铝将是未来车用铝合金新发展方向

发布时间:2017-09-26 10:24:16 作者:锦铝金属 浏览次数:

  这年头,一说轿车黑科技少不了谈轻量化。一谈轻量化,我们言必称铝合金。一说铝合金,连它的来路也都跟邻家小李子一样被人摸的门儿清:不就是运用冲压工艺制造铝合金板材、运用铸造工艺制造铸铝件么?。还有许多办法解锁铝合金哦,比方——泡沫铝。
 
  泡沫铝怎么解锁车用铝合金?
 
  泡沫铝前史在轿车圈,有这样一种资料。它像泡沫一样,孔隙率大、比外表积高、阻尼减震强;又像金属一样,比强度高、比刚度高、耐高温、质量还轻,简直是造车者的梦中情人。但你并不是在做梦。早在20世纪40年代后期,美国就首先研讨这种资料,并于1951年科学家elliot首先成功出产出泡沫铝。泡沫铝是一种在铝基体中包括无数个气泡的轻质多孔金属资料,它一起兼有金属相气泡特征,是一种具有广泛运用远景的物理功用资料。
泡沫铝
  首要结构特色
       (1)孔结构可调。可分为两种状况:一种是具有独立孔洞结构,涣散的气泡或空心的颗粒散布在金属基体中(有人称之为海绵铝);另一种是具有贯穿的孔洞结构(有人称之为蜂窝铝)。
  (2)孔径较大。改变规模为0.1——10.0mm(一般粉末冶海多孔金属孔径径不大于0.3mm)。
  (3)空泛率高。改变规模为40%——90%(一般粉末冶金多孔金属空泛率不大于30%)。
  (4)密度小。改变范圈为0.2——0.9/cm3(仅为同体积铝的1/10——1/3)。
 
  可是这种资料在发泡工艺、泡的大小和均匀性上很难操控,出产难度很大,其时并没有得到大规模运用,且在尔后40多年里泡沫铝的制造和运用一向处在阻滞状况。直到80年代末,日本神州工业技术研讨所改进了泡沫铝的出产技术,国际上再次兴起了关于泡沫铝资料的开发热潮。
  那场在1999年德国不来梅举行的第一届国际泡沫金属学会议,可谓泡沫铝腾飞的里程碑事情。尔后泡沫铝就真实意义上从暗地走向了台前,工业化程度也越来越高,再也不是试验室里无人问津的科研资料了。
  首要功用特色高阻尼减震功用及冲击能量吸收率:阻尼功用为金属铝的5-10倍。孔隙率为84%的泡沫铝发作50%变型时,可吸收2.5mj/m3c以上的能量。
  杰出的声学功用:
      1、隔声功用(闭孔):声波频率上800-4000hz之间时,闭孔泡沫铝的隔声系数达0.9以上。
      2、吸声功用(微通孔和通孔):声波频率在125——4000hz之间时,通孔泡沫铝的吸声系数大可达0.8,其倍频程均匀吸声系数超过0.4。
  优秀的电磁屏蔽功用: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。
  杰出的热学功用:通孔泡沫铝因为其孔洞彼此连通,在强制对流条件下具有杰出的散热性。不燃烧且有较好的耐热性。耐腐蚀性、耐候性好,低吸湿,不老化,无毒性。
  易加工:切开、钻孔、胶结便利;经模压可曲折成所需形状;能用有机或无机漆进行外表处理;能够双面蒙皮,构成大尺度的轻质、高刚度板。
  易装置:泡沫铝资料能够被装置在高处而无需机械起重设备,如:天花顶棚、墙面和房顶等,能够选用机械办法或直接用螺钉衔接和固定,也能够用粘接剂粘贴在墙或天花板上。
 
  金属薄板——泡沫铝——金属薄板构成的“三明治”结构承继了泡沫铝的优异功用,并具有很高的抗弯强度,可用作新型建材、机车车辆的高刚度结构件等。
  泡沫铝制备办法泡沫铝制备工艺有20多种,触及的范畴非常广,但关于轿车工业来说,泡沫铝价格并不低价,加工工艺也比较复杂,各种制备工艺的稳定性和再现性都不是很高,孔结构的不均匀问题也还没有得到彻底处理。
  泡沫铝制备首要为凝固法、烧结法、堆积法等,其间溶体发泡法相对简略,孔隙可控,本钱较低,比较合适规模化出产大标准的泡沫铝资料。泡沫铝在轿车工业中的运用因为泡沫铝具有轻质、高比强度、高比刚度、阻尼减震、吸声隔热、电池屏蔽等特色,在航空航天、高速芯片,建筑资料中均有所运用,近些年这种资料又逐步进入轿车范畴泡沫铝经典运用之一就是泡沫铝夹层结构,因为归纳了泡沫铝和金属板件的功用,这种结构强度较好,刚度进步2倍以上,阻尼、防撞才能进步3倍以上,且同比质量大大下降。
 
  ome公司从前规划过一款轿车,底盘选用了泡沫铝三明治板结构,这种资料运用后,在同种结构下能够减低25%的分量。据报道,如果将泡沫铝零件代替传统的轿车铸件,在零件强度不变的状况下,质量能够减轻50%以上。此前,bmw曾联合澳大利亚轻金属功用研讨中心(lkr),研发了一种泡沫铝结构的发动机支架,在强化车架刚度,进步构架稳定性的一起还能耗散机械振动和热能。而德国卡曼轿车公司则选用三明治式复合泡沫铝材来制造吉雅轿车(ghiaroadster)的顶盖板,在质量下降25%的一起,刚度比本来的钢构件大7倍左右,真可谓一举两得。
  泡沫铝作为吸能缓冲结构存在时,多是运用在吸能盒、门梁结构、保险杠中,能够到达缓冲吸能的意图。例如用泡沫铝作夹芯制造轿车保险杠,具有吸收碰击动能的功用,因为回弹率很小(小于3%),能够有用防止二次磕碰损伤。
  我们再详细聊聊我们比较生疏的几项:吸能盒这种填充结构吸能才能,大于吸能盒与泡沫铝单独吸收能量之和,并且因为泡沫铝的各向同性,在偏置磕碰中也能取得很好的能量吸收。跟着人们安全意识的进步,行人安全概念也逐步成形。而这种结构能够彻底吸收掉车辆以15km/h速度碰击的一切能量,正能对行人安全起到维护作用。nvh吸热隔音上,泡沫铝也能起到马到成功的功效。比方它就被运用在了客车消音器中。客车泡沫消音器,泡沫铝吸声板通过耐火处理,能够适用在近600℃的尾气温度。降噪作用为阻抗型消声内芯、并联共振式消声内芯消声器的2——3倍,分量减轻1/3左右。
 
  此外,用泡沫铝资料制造轿车地板、距离、车门夹心板等也能到达隔音、隔震的作用。顶盖轿车顶盖作为轿车上大面积的掩盖件,怎么归纳分量和强度的要求一向让厂家头疼。选用泡沫铝夹心板,厚度仅为2mm左右,刚度为钢板顶棚的7倍,分量还能减轻50%以上。对未来的预期当然了,看似完美的东西总之有着让人无法的缺陷,现阶段来说,泡沫铝的长处与高本钱比较并不占优势。未来,单独的泡沫铝结构在轿车上的运用可能会遇到瓶颈,但如果将这种资料和其他资料如金属、高分子等进行结合或许是种启示。比方将泡沫铝和铝合金或碳纤维复合资料等结合,能够必定程度上缓解碳纤维资料本钱高、脆性大,易断裂的缺陷,一起又能取得杰出的隔热静音、耐高温功用。
  反过来也是一样的,将碳纤维作为辅材运用于泡沫铝中,进步泡沫铝自身的功用也是大有远景。现在现已呈现了一些关于碳纤维增强铝基泡沫资料的研讨,试验作用也阐明其在坚持泡沫铝原有功用的基础上,进一步进步了资料的物理功用,终究取得高吸能、阻尼减震、孔壁耐性较好的泡沫铝资料。怎么取得更好的三明治结构,加强泡沫铝和其他资料之间的结合力,强化各资料的功用特色,或者是寻求出一种新的结构,如多层的夹层结构等也不失为一种比较好的挑选。
  总之,虽然泡沫铝的研讨现已比较深化,在其他工业中得到了多方面的运用,可是关于轿车工业来说,它还远远没有到达彻底老练的境地,现在也仅在一些轿车零部件上运用,但作为一种功用优秀的资料,它的运用远远不止如此,将来泡沫铝和多种资料之间的结合会是一种趋势。
 
  小结:泡沫铝作为一种功用优秀的资料,在轿车范畴的位置应该更高,在铝合金大行其道的现代轿车工业中,它应该得到更多的注重。处理其本钱和单一性,找到更好的结构和资料复合办法,或许是这种资料的新发展方向。

标签:泡沫铝  铝合金 三明治结构  耐高温  
隔音 隔震

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