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,。
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(shí)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(shí),，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(shí),，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(shí),，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(shí),，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(shí)，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,?？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(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。現(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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