钢/泡沫铝/钢复合大规格泡沫夹心板的制备基础研究

尽管泡沫铝兼具结构（如质量轻、比强度大、比刚度大等）和功能（如阻尼减震、隔热、吸音隔声、电磁屏蔽等）性特征，使其在交通运输等领域和军事工业上具有诱人的发展前景，但从结构设计上看，需要将其与致密的金属面板复合并制成以泡沫铝为芯材的夹心板材料，这样才能实现在一定载荷下的最佳力学性能。我国目前制备泡沫铝夹心板只能采取胶粘的方法，在实际应用中胶粘部分容易老化失效，特别是在高温、高速撞击或受力弯曲条件下胶粘剂极易挥发或者产生层间脱粘，使夹芯板因界面分层而被破坏。因此，为了适应实际应用的需要，制备具有冶金结合界面的泡沫铝夹心板已经成为一种必然的发展趋势。.本项目旨在进行“钢/泡沫铝/钢复合大规格泡沫夹芯板的制备基础研究”。主要研究内容包括①设计用于可发泡预制坯制备的铝合金成分并测定其主要物理性质，研究发泡剂的分解行为并进行改性试验；②进行发泡剂和铝合金熔体的匹配性研究，设计中间复合层的合金成分并测定其主要物理性质，进行钢板/预制坯/钢板复合试验及界面结合状态研究；③进行红外线快速发泡试验和泡沫组织的演变分析，研究固-液-气多相体系的相互作用机制；④进行泡沫铝夹芯板冷却试验和泡沫凝固过程、界面结合状态研究，进行泡沫铝夹芯板的性能测试和夹芯板结构特征对性能的影响研究。经过四年的研究工作，得到了合适的中间复合层合金和预制坯合金成分，明确了泡沫铝夹心板制备过程中钢板与泡沫芯的冶金结合过程和反应机制；确立了气-液-固多相体系的快速传热、传质过程，明确了泡沫组织在横向生长条件下的形核、生长和演变规律；获得了钢/泡沫铝/钢复合泡沫夹心板制备过程的控制参数和制备结构均匀、性能优良泡沫铝夹心板的理论依据；形成了具有自主知识产权的泡沫铝夹心板制备新技术和相关金属泡沫材料的制备技术原型，使我国在具有冶金结合界面的钢/泡沫铝/钢复合大规格泡沫夹芯板制备方面达到世界先进水平。该项工作对于推动金属泡沫化理论的发展和完善，以及材料层状复合、强化理论的发展具有一定意义。截至2015年底，在项目执行期内出版《泡沫铝材料》专著1部；发表论文（含录用）18篇，其中SCI论文6篇，EI论文8篇，ISTP论文3篇；获得发明专利4项，申报发明专利2项；培养硕士研究生9名（已毕业）、博士研究生1名（已毕业）。