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泡沫金属—从基础研究到应用

泡沫金属—从基础研究到应用
泡沫金属—从基础研究到应用

泡沫金属—从基础研究到应用

John Banhart

材料科学部,哈恩-迈特纳研究所,柏林,德国

材料科学部,柏林科技大学,柏林,德国

Email:banhart@hmi.de

1 前言

固态金属泡沫,特别是基于轻金属,有许多不同性能的有趣组合,比如在联结中具有高强度的同时还具有低比重,或者高抗压强度与良好的能量吸收特性相结合。基于这个原因,人们对这些材料的兴趣仍然在不断增长中。泡沫金属的发展在评论文章和会议记录中有介绍[1-5]。有一个专门的网页提供最新的信息[6]。本文仅局限于闭孔铝合金泡沫的研究,其具有良好的市场推广潜力。我们将首先回顾不同的制造路线,讨论基础研究的重要性,然后再讨论其应用。

表1泡沫金属基本发泡路线和铝基泡沫制造商

直接发泡合金融化

合金发泡

产生气泡

泡沫收集

泡沫固化间接发泡制备发泡预制品

预制品再熔化

泡沫生成

泡沫固化

制造商(产品) Cymat, 加拿大(SAF)

Foamtech, 韩国(Lasom)

Hutte Kleinreichenbach

(HKB), 奥地利(Metcomb)

Shinko-Wire, 日本(Alporas)

(Distributor:Gleich, 德国)

制造商

(产品)

alm, 德国(AFS)

Alulight, 奥地利(alulight)

Gleich-IWE, 德国

Schunk, 德国

2 制备工艺

泡沫铝的制备主要有两种方法(见表1)。直接发泡法是通过向熔融金属中注入气体而产生泡沫,以使其中包含均匀分散的非金属颗粒。另外,钛金属氢化物可以被添加到熔体中,

其分解后具有相同的效果。

间接发泡法是通过加入均匀分散的发泡剂颗粒,大多为钛或锆的氢化物,而形成由铝混合物组成的固体预制品。通过熔化,使预制品膨胀并形成泡沫。

2.1 熔体注气直接发泡法

通过注入气体使铝或者铝合金发泡的技术,已经进入了商业开发阶段[7]。碳化硅,氧化铝或其他陶瓷颗粒需要与合金混合而使之发泡。增强颗粒的体积分数一般为10%至20%,平均粒径为5至20微米。气体(通常是空气)是通过特别设计的注射器注入,其中一些可以旋转或振动。由此产生的泡沫在液体顶部积累,并可以从那里被拉走,例如,通过皮带输送机,之后就可以进行冷却和固化。

泡沫材料既可以从铸造机中出来后就被使用,而具有一个封闭的外表面,也可以在发泡成型后切割成所需的形状。这种发泡工艺的优点包括,泡沫可被大量的生产和达到较低的密度。加拿大Cymat公司生产的泡沫材料,叫做“稳定泡沫铝(SAF)”就采用的这种方法。

最近,熔体发泡法已经被都位于奥地利的轻金属性能中心(LKR)和在Kleinreichbach 的冶金厂工作的科学家彻底改变了。其关键是一种可以使泡沫具有均匀孔径的气体注入新概念。此外,通过将泡沫填充入模具,可以制造出具有封闭外表面的复杂形状泡沫金属部件。这种类型的泡沫铝,叫做“Metcomb”的商业开发正在进行。

2.2 预制品发泡处理

泡沫铝预制品材料可以通过多种方法制备:

?通过铝粉和钛金属氢化物混合后,压缩这种混合物。例如,通过热压、挤压和粉末轧制,加工成致密的预制品[9]。如果需要特定的泡沫合金成分,金属粉末需要按相应的混合物成分进行添加('"Foam-in-Al"或"Aluligh t"工艺),

?通过把制备预制品的粉末混合物制成坯料,并加热坯料到半固体状态,然后进行触变铸造制成部件预制品的形状[10],

?通过在熔融态铝合金凝固前,向熔体中加入发泡剂。在这种情况下,可以在压铸机中[11]或普通坩埚中完成。然而,发泡剂粉末必须进行预处理,以防止它们过早分解[12](“Formgrip”工艺)。

?通过液态铝喷射工艺,使沉积物存在于发泡剂上。

用上述任何方法获得的泡沫铝预制品,都可以通过熔化形成泡沫。一种基于间接发泡法的泡沫生产,现在正处于小规模商业的开发阶段。进行商业开发的公司有:提供轻质金属材料的ShunK公司(吉森,德国),alm(萨尔布吕肯德,德国),Innovativer Werksoffeinsatz 公司,iwe公司(施特拉尔松,德国)和奥地利公司Alulight(Ranshofen)。

3 基础研究

泡沫金属材料的历史很有意思,可以追溯到20世纪40年代[13]。在20世纪50年代末到70年代的首次科研浪潮中,大量的专利被发表,许多发泡处理的改进方法被人提出。除了参与研究公司的专利外,任何专利从未被公布过。因此,许多细节都被遗忘了。这使得现在很难评估,是否所有的想法在提出后被真正的执行过。

开始于80年代后期的第二次科研活动浪潮,导致了一些旧科技的重新建立和新科技的发现。最开始的公司,比如Alcan公司,Hydro Aluminium公司和Shinko Wire公司,进行内

部研究,但是随着对出版物态度的改变,自70年代以来,一些出版物出现了,有的甚至来自于公司的实验室。位于Briemen的Fraunhofer科研机构,在重新改良了一种老式粉基金属发泡工艺后,于1990年参与到这个领域中。从一开始,这个研究机构就开展和公布了与泡沫制备相关的工作。然而,其工作任然不是基础性的,问题的处理大多是以不断探索和反复尝试的方法解决的,而不是系统的探究技术的背景。这在工业驱动的研究中十分典型。继90年代中期的美国研究计划和不久后的德国国家资助研究网站后,开始了大量的对泡沫金属的基础研究。那时的情况是,基础研究正在试图追赶上早已存在的工业生产技术的步伐。如今,基础研究出版物的数量每年都在增加。目前(2005年年中)至少有550种泡沫金属材料的期刊出版物存在[6]。

泡沫金属物理学是一个活跃的研究领域。研究的任务是弄清如何使金属泡沫稳定和稳定性如何才能改善。其目的是使产品更加可靠,并提高泡沫金属的性能。人们已经认识到,在液态金属中存在的,大小在几十纳米到几十微米范围内的非金属颗粒对泡沫金属的稳定性至关重要。然而,其稳定的机制仍在讨论中。类似于液态泡沫物理学,高温胶体化学已经被创造出来用于这个领域的研究[14]。

第二个重要的领域是结构与性能关系的研究。直觉上似乎很明显,具有光滑孔壁的均匀金属泡沫,具有最佳的金属力学性能,但是仍然缺乏实际的证据。由于有很多宏观和形态学参数来用来描述泡沫金属,比如泡沫金属密度、孔径分布、孔径方向、孔壁曲率、孔壁缺陷,并且微观结构同样发挥了重要作用,比如颗粒大小分布、杂质含量、老化情况,因此简单易懂的代表性实验证据很难找到。

第三,泡沫金属结构模型对解释实验数据至关重要,并可以帮助设计工程师应用材料。不同层面上的模拟都已被使尝试过,从泡沫结构的微观模型本身开始,通常用简单的几何结构来代表真实的泡沫结构,并对全部组成部分进行模拟,其中的泡沫是由一个有效的媒质中间体代替的。

除了这些领域外,还有很多有趣的科研领域,例如,接合、切割或泡沫金属涂层。基础研究的例子可以在MetFoam会议的会议记录[2-4, 15]中找到,也可以从两本手册[5, 16]中找到。

4 应用

4.1 一般概念

泡沫金属有许多适用于汽车制造业的性能。自从泡沫金属被第一次研制开发后,汽车制造业对它们产生了极大的兴趣。其潜在的应用还存在于轮船制造、航空航天业和民用工程中[1]。其主要功能可分为如下部分:

?轻质结构:泡沫铝可用于优化工程构件在特定质量下的弯曲刚度。平泡沫板的弯曲刚度大致与泡沫铝密度呈负相关。轻质结构利用的是负载变形曲线中准弹性和可逆的部分。

?能量吸收:由于其具有高孔隙度,当压力在材料抗压强度内时,泡沫铝发生变形时可以吸收大量机械能。因此,泡沫金属可以在发生碰撞情况下,作为冲击能量吸收体而限制速度增加。这种方法利用了负载变形图表中不可逆变形的水平状态。由于泡沫金属可以具有比高分子基泡沫更高的破坏强度,高达20MPa,如今它们可以在以前泡沫无法涉及的领域中找到应用。

?声学与热控:泡沫铝在特定条件下,可以减少振动和吸收声音。此外,它们的热传导率低,并能承受高温。这些特性并不突出,例如,高分子泡沫材料可以更好的吸收声

音。但是,他们在与其他性能的泡沫的结合中十分有用。这种应用利用了泡沫的内部组织结构,即迷宫式支撑结构和联通的空气填充空隙。

图1用钢网强化的泡沫铝零件。右:复合材料左:预成型的钢网

如果不只是一个,而是两个或更多的性能被开发出来,泡沫金属将很有可能具有更强的竞争力。比如,真正的多功能将意味着轻质量结构的同时还具有减少噪音和在碰撞时吸收能量的特性。在大多数情况下,单独用泡沫金属并不是解决特定工程问题的最佳方案。对于刚度的优化的需要,具有致密表层的夹层板比简单泡沫板要好。如果用泡沫填充入致密的金属零件或空心金属铸件中,它们将通过泡沫填充而被增强,而泡沫起到了非常有效的作用。此外,泡沫金属可以用钢网增强,以提高抗张强度。这可以在一些情况下与夹心板相竞争[17]。这种复合材料的例子见图1。

我们将讨论泡沫铝复合材料的四种不同概念及相应的应用。

4.2 轻质结构泡沫铝夹芯板(AFS)

AFS技术于1994年,由Bremen的Fraunhofer-IFAM和德国汽车制造师Karmann GmgH 开发。这是一个使用高密度材料[18],利用泡沫金属到联结上的例子。夹芯板由泡沫金属核心和两块金属面板组成,可通过轧制使常规铝板,包覆到由粉末制造的泡沫铝预制品材料板制备。由此产生的复合材料可以在任意步骤时被塑造成型,例如,使用深拉的方法。在最终热处理时,只有泡沫结构的核心膨胀,面板保持密实,进而导致夹心结构的形成。制造三维型面板的能力与较高的比强度是对于其竞争技术工艺的一个明显优势,比如,蜂巢结构工艺。接合新的构造原理,AFS可以代替汽车中传统的冲压钢部件而使重量显著减少。同时,AFS 可以减少汽车框架中零件的数量,方便组装,从而在降低成本的同时提高性能。因此,这样的夹芯板除了轻质外,可以作为减震器。AFS夹心板可以通过各种焊接技术与铝质零件联结而方便与车身的结合[19]。

最近,实用轻质材料公司(alm),是一家从Karmann泡沫金属团体中分离出的公司,构造了一个新式起重臂用来支撑一个安装在小货车上的修理平台[20](见图2)。目的是增加平台的垂直升降范围,从20m至25m,同时保证车辆的总重量低于3.5吨。这个构想是通过防止货车进入不同的重量级而超过3.5吨,所造成的更高的保险费率和对司机技术的要求,以保证低廉的运营成本。有限元计算表明,基于铝制零件的焊接结构不能支撑平台的重量,而钢基结构则至少重达80Kg。AFS板将被成功得用于解决这个问题。该解决方案是由用MIG焊接技术联结在一起的AFS板组成,其总重量为105Kg是可行的。在机械臂转折点处的垂直压力为65KN,手臂底部的扭转力而85KNm。这些部件进行了准静态测试和高达8000次循环的循环试验,且没有显示有损坏的迹象。Teupen GmbH Gronau公司(德国)现在在

图2 由AFS夹心板制作的起重臂基座

图3 (a)基于Cymat填充的泡沫铝与铝挤压加工制造的冲击减震器雏形和(b)基于两种不同密度的Metcomb泡沫铝的设计范例。

对起重系统制造商进行小规模部件生产。在这种情况下,AFS大获成功,因为它使得人们在增加系统提升高度的同时,还保证了重量低于法律规定的特定临界值。

4.3 泡沫填充管和零件

泡沫铝应用的另一个例子是冲击吸收。由于保险公司实施安全指引,以保护在发生碰撞时的乘客,并使车辆的损坏和接下来的维修费用最小化。汽车制造商利用碰撞吸能盒以满足这些标准。碰撞吸能盒配备在前横梁与保护杠之间。他们依靠变形来吸收15Km每小时的碰撞的全部能量,以保护除了汽车框架外更昂贵的汽车前端部件。制造吸能盒的一个选择是用可以塑性损坏的空心管进行能量吸收。管的破坏形态是产生有规则的间隔长度的塑性折叠。通过插入一个用熔体直接发泡制成的泡沫铝核心到管中心,可以提高能量吸收。远离中心的管仍沿其长度折叠,但皱褶的数目增加。这样一来被填充过的管所吸收的能量比空心管多。能量也会被泡沫核心吸收,并且被泡沫填充管吸收的总能量大于管和泡沫单独吸收的能量之和。图3(a)是变形的泡沫填充管。FIA T和挪威科技大学的研究显示,随着轴向能量吸收的改进,在离轴碰撞中的能量吸收也有很大改善。Cymat曾与V aleo进行联合开发计划,以设计一种在V aleo前端模块系统中使用的碰撞吸能盒。一个有微小不同的设计构想见图3(b),两种不同密度的泡沫被用于调整吸收体变形曲线。

4.4 泡沫金属用于聚合物结构的增强

此外,冲击吸收也需求于轨道交通工具,例如,电车(轨道车)[21]。再者,科技创新的驱动者是安全问题。有轨电车必须设有钻撞保护,以防止行人在被电车撞击后,被强行拖行于车辆底部。这与其他的想法都被设置成了某些设计规则而必须被遵守。与此同时,与较重的物体碰撞,例如,汽车,的碰撞保护也是必要的。由于安装空间非常有限,泡沫铝的使

图4为COMBINO车辆系统制造的用于电车的冲击能量吸收装置

用会非常有用。三家公司(Simens电车制造公司,Hubner冲击减震器制造公司,Shunk泡沫金属制造公司,全部为德国公司)合作开发的撞击系统如图4所示。COMBINO在基于相同底盘的情况下,实现了乘客给予的对部件的设计要求。泡沫铝核心是把用挤压粉末混合物而制得的泡沫,嵌入橡胶外壳中获得的发泡铝预制品制备而成。冲击吸收装置目前正在被数以百计的速度生产着,并出售给其他电车制造商和运营商用于翻新。

4.5 泡沫铝核心铸件

在制备过程和以后的使用过程中的另一个应用,是利用了致密金属铝外壳内的泡沫铝的有益特性。人们从用Metcomb或alulight泡沫铝制造部件开始。部件具有致密的外层表壳,因此可以作为内核用于低压压铸,而形成由铸造成的外表面和轻质内核组成的复合材料。这种复合材料具有有利的服务性能,例如,较高的刚度和与空心部件相比的改良的减震性能,

图5 由LKR Ranshofen公司制造的宝马悬置发动机支架雏形。从左:空心铸件,由泡沫内核与铸件外壳组成的复合材料部件和复合材料部件截面

而它们的重量只是稍有增加。LKR(奥地利)和德国汽车制造商宝马公司联合制造的悬置发动机支架就基于这种复合材料。已生产的零件显示,在铸造过程中metcomb核心没有因其

本身的熔化而出现明显的渗透现象。它可以被装载高重量汽车发动机,并通过内部耗散吸收机械能,并转化为热能。由于刚性增强,并且这种材料的断裂韧性高,这些部件在碰撞情况下的安全性能也会增强。

图6 机器的横梁。两个插图显示了横梁在不同方向时的横截面。

这类应用的另一个例子见图6。在这里Alporas泡沫铝被加工成复合材料部件,其中的泡沫被完全嵌入到密致外壳中。沙型铸造曾被用于生产。外壳是由AlZn10Si8Mg合金制造,而泡沫核心由标准AlCa1.5Ti1.5合金组成。该部件被设计成,当振动频率达到370Hz时,振动会被内部摩擦和表层与内核的晶界滑移所减弱。到目前为止,已经有700台机器配备有这种复合材料部件。在提到的频率范围内,高达60%的隔音水平已经实现。该器件的成本只比传统的砂芯铸梁的成本稍高。因此,此类型应用的未来是光明的。

5挑战

虽然,回顾泡沫金属的发展过程,在很长一段历史时间内都没有对现今有用的进展。但是在过去却被带入一个,例如与泡沫塑料相比,更复杂的阶段。很明显,在利基市场外寻找泡沫金属材料的应用时很困难的。各种金属发泡技术的不足之处,可以在许多方面中找到,即

?对金属发泡的基本机制缺乏理解:对知识依然带有疑问,一些问题仍不清楚。例如,临界孔壁厚度存在的原因是什么?

?尚无能力用预先设定好的参数制造质量稳定的泡沫金属。也就是缺乏结构和形态学控制。新生的金属泡沫缺乏稳定性是这个问题的原因之一。

?一方面是形态和结构之间的相互关系的不了解,另一方面是对机械(或其他)性能的不充分了解。

?泡沫的物理性能不够好。似乎有通过发泡工艺和材料选择来改善其性能的一些潜力。

?泡沫性能的知识不足。性能特征的进一步研究很有必要。

?给结构工程师传播转让的研究成果不够充分:数据库和泡沫金属材料的设计指引必须被建立和散播。

?泡沫金属仍然太过昂贵,大量生产将导致更低的价格,但是泡沫金属永远不会变成一个真正便宜的材料。因此,应用的选择,以使泡沫金属的特有性能被充分的开发利用是必不可少的。由于缺乏泡沫性能的详尽知识而不能进行研究,而发泡工艺设计的限制使工程师无法开始这样的研究:一个典型的恶性循环。

6 结论

在过去的几十年中,一些新的泡沫金属技术被开发,为现在提供了广泛而多种多样的这种令人兴奋的材料的不同组成形式。相对于19世纪50年代到70年代的早期发展,泡沫金属的品质有所改善,制备复合材料的方法更多了。随着一些初步应用的开展,泡沫铝在汽车、轮船、飞机甚至航天器领域中,很快地发现更加广泛的应用,是现实和可行的。

致谢

对Wolfgang Seeliger(Karmann)、Anne-Marie Harte(Cymat)和Dietmar Leitlmeier(LXR)的帮助表示感谢。

参考文献

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[20]Seeliger W, in Ref.[4], p.5.

[21]Geyer KE, in Ref.[3], p.31 and Ref.[4], p.147.

[22]Heinrich F, Korner C, Blenk M, Singer RF, in Ref.[3], p.147.

[23]Brunnbauer M, Korner C, Signer RF, in Ref.[4], p.187.

金属材料报告

金属材料学基础报告 1、简述含碳量对铁碳合金性能的影响。 当碳的质量分数小于0.9%时,随着钢种含碳量的增加,钢的强度和硬度不断上升,而塑性与韧性不断下降。当碳钢中碳的质量分数大于0.9%时,由于网状渗碳体的存在,不仅钢的塑性与韧性进一步下降,而且强度也明显下降。为了保证工业上使用的碳钢具有一定的塑性与韧性,碳钢中碳的质量分数一般不超过1.3%。碳的质量分数超过2.11%的白口铸铁,其硬度而脆,难以切削加工蛊工业上应用很少。 2、什么是钢的热处理,常用的热处理包括哪些类型? 钢的热处理就是将钢材在固态范围内,采用适当的方法进行加热、保温和冷却,以改变内部组织,获得所需性能的一种工艺方法。 热处理可分为普通热处理和表面热处理两大类。普通热处理包括:退火,正火,淬火和回火。表面热处理包括:表面淬火:火焰加热、感应加热,化学热处理渗碳,渗氮,碳氢,共渗渗金属等。根据零件加工过程中的工序位置不同,热处理可分为预备热处理和最终热处理。 3、分别说明高档菜刀、车床主轴、铸件毛坯加工前预处理、活塞销等零件完整的热处理过程。 高档菜刀采用先进的淬火、回火等热处理技术(部分产品采用真空热处理技术),刃部采用淬火工艺,淬火宽度不小于20mm,刃部硬度要在54度硬度(HRC)以上.菜刀体中部硬度低于刃口硬度,刀背硬度≤HRC52;菜刀体中部要有一定的韧性,因此需要回火,刀具淬火后进行回火热处理工艺,它主要的目的是消除淬火后组织内部的内应力,减少菜刀的变形,提高菜刀的韧性,消除菜刀因淬火引起的脆性,它不会改变刀具强化后硬度的性能(一般保持淬火时的硬度或略低一点)。车床主轴在粗加工后调质处理;对锥孔、外锥体局部淬火;对花键进行高频淬火加回火。 铸件毛坯常规是正火,如果铸件过硬或有硬点不利于加工(如有可能会激冷的结构)则需退火。 活塞销采用渗碳工艺

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泡沫铝研究综述 吴凯青岛理工大学 摘要:泡沫铝是一种新型的轻质结构功能材料。本文首先介绍在制造泡沫铝 的过程中起了至关重要的作用的发泡剂。泡沫铝中气源主要分为H 2源和C0 2 气源, 氢化物发泡剂应用较为普遍;其次对泡沫铝动态压缩力学性能的实验测量技术进行了总结;另外分析总结了泡沫铝随着气孔孔径的减小,它的力学性能、电磁屏蔽效能、吸音性能的变化;最后,介绍了泡沫铝作为结构材料、功能材料及功能结构一体化材料应用的研究现状。 关键词:泡沫铝;发泡剂;力学性能;冲击荷载;小孔径 Abstract:Foam aluminum is a new lightweight structure and function of materials. This paper describes the process in the manufacture of aluminum foam played a crucial role in the blowing agent. Aluminum foam in the gas source is divided into H2gas supply sources and CO2, hydrides foaming more general; followed by dynamic compression of aluminum foam mechanical properties of experimental measurement techniques are summarized; another analysis summarizes the aluminum foam with pore size decreases, its mechanical properties, changes in electromagnetic shielding performance, acoustic performance; Finally, the research status of aluminum foam as a structural material, structural and functional integration of functional materials materials applications. Keywords:Foam aluminum;Vesicant;Mechanical Properties;Impact load;Small Aperture 引言 泡沫铝是一种新型的轻质结构功能材料,粉末冶金法是一种制备泡沫铝的重要的方法。在泡沫铝内部含有大量分布可控的孔洞,并以孔洞作为复合相的新型复合材料,具有良好的吸能、减震、缓冲、隔音吸声、隔热、电磁屏蔽、质量轻、高比能等优良的物理和力学性能。另外,研究小孔径泡沫铝对泡沫铝的发展有重要意义,当泡沫铝气孔细化到lmm左右时,可分散细化缺陷,使泡沫铝的结构均匀性提高,而泡沫铝孔结构的均匀化可使其形变的不均匀性降低。研究表明,平均孔径的减小可以使泡沫铝力学性能、能力吸收性能等得到提升。因此,研究小孔径泡沫铝、全面提升泡沫铝性能是当今泡沫铝的重点研究方向之一。正因为泡沫铝有如此多有意的性能,近些年来它在航空航天、汽车、船舶、建筑、装潢、环保、医药等领域被广泛使用。 1.泡沫铝发泡剂 铝的熔点为660℃,通常低温发泡剂不适合金属铝的发泡。在泡沫铝的生产中应用较多的是无机类热分解型发泡剂。概括起来主要是氢化物型和碳酸盐型。 1.1氢化物发泡剂 在众多的氢化物中,TiH 2和ZrH 2 被认为是最佳的发泡剂[1],原因是它们在 400~600℃释放出发泡气体——氢气,这与铝金属的熔点(660℃)和铝合金的熔点(577℃)比较接近[1]。工业生产中,由于成本和资源等因素,TiH 2 应用比较普遍, 因此国内外发泡剂研究通常集中在TiH 2方面。可以利用未经处理的TiH 2 所释放的

爆炸冲击作用下泡沫金属材料动态力学特性研究综述

泡沫铝材料抗爆炸冲击问题研究综述 摘要:为对泡沫铝材料在抗爆炸冲击方面应用的相关研究有全面的了解,本文从泡沫铝材料抗爆炸冲击问题所涉及到的材料本身动力学特性、材料内部冲击波传播规律和常见的抗爆炸冲击应用的材料结构形式—含泡沫铝的多层结构的抗爆特性三方面出发,对泡沫铝在爆炸冲击作用下的动力学问题的研究现状进行梳理和评价。研究可为泡沫铝在抗爆炸冲击方面的进一步应用提供有益的借鉴。 关键词:泡沫铝爆炸冲击多层结构 1前言 泡沫金属材料作为一种含有无序微结构的高孔隙率、低密度的超轻多孔金属材料,具有承载、传热、降噪、电磁屏蔽、减振、吸能等多功能特性。特别是其在静态和动态载荷下表现出应力平台效应,能吸收大量压缩能量,从而具备优良的缓冲吸能性能,故在军用车辆、舰船以及防护工程结构等防爆炸冲击方面受到广泛的关注。但在近二十年来对其力学行为所展开的广泛和深入的研究当中,以准静态加载条件下的力学行为研究最为充分,高加载速率、高应变率的动态加载条件下的材料力学行为较为复杂,研究难度也较大。国内外对泡沫铝材料在爆炸冲击载荷作用下相关问题的研究,主要集中在材料本身的动力学行为(即在冲击作用下,材料变形和失效机制等)和材料内部冲击波的传播两个方面。本文将从这两方面出发,对泡沫铝在爆炸冲击作用下的动力学问题的研究现状进行梳理,并对其常见应用形式—含泡沫铝的多层结构的抗爆特性展开评述,为泡沫铝在抗爆炸冲击方面的应用提供有益的借鉴。 2爆炸冲击作用下泡沫铝材料动态力学行为研究 2.1泡沫铝材料动态应力-应变行为 爆炸冲击作用下的泡沫铝材料的动态应力-应变行为的研究主要借助SHPB等试验方法对材料进行动态冲击加载获取相应的应力-应变曲线。与静态加载条件下的材料应力-应变行为的研究结果不同,泡沫铝动态应力-应变行为的研究,国内外不同学者存在不同的研究结论,甚至是相反的。大体而言,对于泡沫铝动态压缩力学应力-应变曲线整体特性的描述基本一致,即其应力-应变曲线表现出三个显著的阶段:线弹性区、屈服平台区和致密固化区,这也是高孔隙率泡沫铝材料具有良好吸能特性的原因所在。但对于泡沫铝动态应力-应变曲线是否与加载应变率相关,则存在不同看法。 如Deshpande和Fleck2000[1]等人在早期采用传统的分离式hopkinson压杆对泡沫铝所做的高应变率(5000s-1)条件下的冲击压缩试验结果表明高应变率范围内材料的应力应变曲线与静态曲线相似,故认为泡沫铝材料对应变率不敏感。国内王青春等2004[2]、王志华等2006[3]、郭国伟等2008[4]对孔泡沫铝进行的中等应变率以下的冲击试验,也认为试验所考察的泡沫铝材料的应力-应变曲线与应变率关系不大。 与上述研究结论不同,Dannemann2000[5]等采用与Deshpande等人完全相同的实验技术和泡沫铝试件,进行的冲击试验结果却表明泡沫铝的动态力学行为是与应变率相关的。国内曾斐2002[6]、胡时胜

金属材料的选择及其绿色生产的调研

钢铁材料的选择及其绿色生产的调研 摘要:材料是人类生存,社会发展,科技进步的坚实基础,是现代化革命的先导,是当代文明的三大支柱之一,上世纪70年代,人们把信息,材料,能源作为社会文明的支柱。随着高技术的兴起。又把新材料与信息技术,生物技术并列作为新技术革命的重要标志。如今,材料已成为国名经济建设,国防建设和人民群众生活的重要组成部分。钢铁材料是人类社会的基础材料,是社会文明的标志。,钢铁材料在人类生产、生活、战争中起到了举足轻重的作用。日常生活,房屋建筑、交通运输、能源生产、机器制造,军事科学等都是立足于钢铁材料的应用基础之上;20 世纪,钢铁冶金从技艺走向了工程科学。 关键词:钢铁材料选择科学节能环保 为期一个月的暑期社会实践活动结束了,在这期间我加入了新视觉广告材料公司成为他们的一员,并在跟随他们工作期间对广告行业钢铁材料的选用及其不合理使用情况做了初步调研;这段经历,它使我在实践中了解社会,巩固了所学知识,现将一个月来的实践结果总结如下: 我所进行调研的范围是福建省三明市尤溪县,调查钢铁材料使用情况的领域主要为广告业,由于公司常常进入建筑工地进行作业,也使我有机会调查建筑工地的钢铁使用情况。尤溪县位于三明市东部,地处闽中,素有“闽中明珠”之称。全境地势东西高、中部低。全县区位优势明显,资源丰富、交通便利。近年来,通过确立"建设型兴工业县、打造朱子文化城”的发展定位,实施项目带动追赶战略,全县上下形成了干事创业的浓厚氛围,工业开发建设成效显著,全县经济社会发展呈现前所未有的良好势头。伴随者经济的快速发展,资源消耗量也在不断攀升,而钢铁材料作为消耗的主力军,其科学的选择与合理的利用不仅符合科学发展的要求,更是实现人口,资源,环境和谐相处与符合我国能源资源可持续发展的战略要求。 广告行业利用钢铁材料主要体现在户外广告牌的钢结构,立柱,灯箱的支承架,主要采用的钢型有角钢,工字钢,方刚;通过查阅资料,我明白钢材选择的依据为:钢材不同,牌号钢材的性能、强度指标、脱氧方法、适用范围、价格等均有差别,设计人员在选用钢材时,首先应了解选用钢材的基本性能,即力学性能(屈服点、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、冲击性能)、化学成分限值范围(主要是碳、硫、磷)、脱氧方法、厚度效应(厚度由薄到厚,其强度及Z向性能呈下降趋势)。其次,合理选用钢材只能依据钢结构规范所规定的7个要素,即结构的重要性(破坏后果),荷载的特征(承受动载构件材质要求高于承受静载构件)、结构形式、应力状态(受拉构件材质要求高于受压构件)、连接方法(焊接高于栓接或铆接)、钢材厚度(厚钢板高于薄钢板)和工作环境(温度、腐蚀介质)等因素来综合考虑,其中连接方法、应力状为主要考虑因素[1]。Q235是主要的工程结构用钢,产量大,用途广。对于承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构,如一般的屋架、托架、柱、爬梯、天窗架、擦条、支撑、墙架、操作平台等,低合金钢由于强度较高,性能优越,能节约钢材,减轻结构重量,其应用己越来越广泛,因此广泛用于户外广告牌钢结构,灯箱支架的钢材选用。 对于建筑行业,建筑钢材主要包括钢结构各种型钢(如工字钢,角钢,槽钢,方钢等),板材,钢管,钢筋和钢丝等;这类钢材抗拉抗压和抗冲击性能好,可切割,可焊接,可铆接,装配方便,建筑结构钢常用钢种有碳素结构钢,低合金高强度结构钢:低合金高强度结构钢主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及钢筋,广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中,特别适用于各种重型结构、高层结构、大跨度结构及桥梁工程等;混凝土结构用钢:混凝土具有较高的抗压强度,但抗拉强度很低。用钢筋增强混凝土,可大大扩展混凝土的应用范围,而混凝土又对钢筋起保护作用。钢筋混凝土结构的钢筋,主要由

金属材料市场调研报告通用范本

内部编号:AN-QP-HT425 版本/ 修改状态:01 / 00 In Order T o Standardize The Management, Let All Personnel Enhance The Executive Power, Avoid Self- Development And Collective Work Planning Violation, According To The Fixed Mode To Form Daily Report To Hand In, Finally Realize The Effect Of Timely Update Progress, Quickly Grasp The Required Situation. 编辑:__________________ 审核:__________________ 单位:__________________ 金属材料市场调研报告通用范本

金属材料市场调研报告通用范本 使用指引:本报告文件可用于为规范管理,让所有人员增强自身的执行力,避免自身发展与集体的工作规划相违背,按固定模式形成日常报告进行上交最终实现及时更新进度,快速掌握所需了解情况的效果。资料下载后可以进行自定义修改,可按照所需进行删减和使用。 第一章产品概述 第一节产品概述 一、金属材料生产加工设备定义 一、金属材料生产加工设备的性质 三、金属材料生产加工设备的用途 四、金属材料生产加工设备技术指标 第二节金属材料生产加工设备市场特点分析 一、产品特征 二、价格特征 三、渠道特征 四、购买特征

第三节金属材料生产加工设备产业发展历程与产业概况 第二章金属材料生产加工设备行业宏观经济及政策环境分析 第一节XX-XX年我国经济发展环境分析 一、国内gdp分析 三、固定资产投资 三、城镇人员从业状况 四、恩格尔系数分析 五、XX-2020年我国宏观经济发展预测 第二节我国金属材料生产加工设备行业政策环境分析 一、金属材料生产加工设备产业政策分析 二、相关产业政策影响分析 第三节我国宏观经济快速发展对我国中小

泡沫金属的特点、应用、制备与发展

收稿日期:2004-09-02 作者简介:陈文革(1969-) ,男(汉),陕西澄城县人,副教授,博士学位,主要从事纳米与功能器件材料研究。泡沫金属的特点、应用、制备与发展 陈文革!,张 强" (1.西安理工大学材料科学与工程学院,陕西西安710048;2.西安惠宇金属基复合材料公司, 陕西西安710000)摘要:本文阐述了多孔泡沫金属的结构特点、性能、应用以及制备技术,并展望了泡沫金属今 后的研究与发展。 关键词:泡沫金属;性能;制备;应用;综述中图分类号:TF 125.6文献标识码:A 文章编号:1006-6543(2005)02-0037-06 CHARACTER I ST I CS APPL I CAT I ON FABR I CAT I ON AND DEVELOP M ENT OF PORO S M ETALS CHEN W en -g e 1,ZHANG O ian g 2 (1.S choo l o f M aterials S cience and En g i neeri n g ,X i ’an n ivers it y o f T echno lo gy ,X i ’an 710048,Ch i na ; 2.M etal M atri x C om p os ite M aterial C or p oration o f X i ’an H ui y u ,X i ’an 710000,Ch i na ) Abstract :T he struct ure ,characteristics ,a pp lication and f abrication o f p orous m etals are su mm a-rized.T he research and develo p m ent o f p orous m etals i n t he f ut ure are f orecast. K e y words :p orous m etal ;characteristic ;f abrication ;a pp lication ;su mm arization 多孔泡沫金属自1948年美国的S oS ni k 利用汞在熔融铝中气化而得,使人们对金属的认识发生了重大转变,认为面粉可以发酵长大,金属也可以通过类似的方法使之膨胀,从而打破了金属只有致密结构的传统概念。多孔泡沫金属材料实际上是金属与气体的复合材料,正是由于这种特殊的结构,使之既有金属的特性又有气泡特性,如比重小、比表面大、能量吸收性好、导热率低(闭孔体)、换热散热能力高(通孔体)、吸声性好(通孔体)、渗透性优(通孔体)、电磁波吸收性好(通孔体)、阻焰、耐热耐火、抗热震、气敏(一些多孔金属对某些气体十分敏感)、能再生、加工性好等。因此,作为一种新型功能材料,它在电子、通讯、化工、冶金、机械、建筑、交通运输业中,甚至在航空航天技术中有着广泛的用途。 1 泡沫金属的结构特点 图1所示常见泡沫金属的显微结构示意图,归 纳起来有以下特点。 !#!孔径大 多孔泡沫金属材料与粉末冶金多孔材料相比,孔径较大,贯通孔多。泡沫金属材料的孔径一般在0.1!10mm 之间。!#"孔隙率高 多孔泡沫金属材料的孔隙率随其种类不同而不同,在40%!98%的范围内变化。!#$密度低 随孔隙率的提高,泡沫金属的密度降低,一般为同体积金属的3/5!1/50不等。例如孔隙率大于 63%的泡沫铝合金,其密度可达1g /c m 3以下,能够浮于水面上。 2 泡沫金属的特性和用途 泡沫金属材料由于其特殊的结构、性能特点,具有 很高的开发研究价值,并在能源、交通、消声减震、过滤 第15卷第2期2005年4月 粉末冶金工业 POW DER M ETALLURGY I NDUSTRY V o l .15N o.2A p r .2005

泡沫玻璃保温板

泡沫玻璃是一种由玻璃(天然玻璃、人工玻璃)发泡制成的新型绝热材料。该产品具有 导热系数低、吸水率低、强度高、质轻、防火、防水、吸音、适用温度宽等特点,且 工人们在工地上就可以将其装配成房屋等建筑的墙壁或其他部件,十分方便。用泡沫 玻璃建造的房屋,其墙壁的隔热性能并不亚于用一层15厘米厚的聚苯乙烯加固后的砖 墙层。这种墙壁上不但可能抹灰粉饰,而且还可以涂色绘画。该产品在建筑行业推广 后其市场前景将会很大。 泡沫玻璃外墙外保温系统的施工要点 1、墙面的操作顺序 外墙面铺粘泡沫玻璃时,应先将墙面基层找平层润湿无明水,将粘贴的泡沫玻璃表面 用压缩空气或刷子清除表面浮灰,在背面和侧边用带齿抹子刮约2mm厚粘结砂浆,同时在墙面上刮抹2mm厚粘结砂浆,立即将泡沫玻璃贴于墙面,用力挤压与周边已贴好块体平齐,然后用橡皮锤轻轻敲打,使它粘结牢固,块与块之间粘紧,多余砂浆挤出时,应立即刮去。 2、铺砌的安装手法 铺砌时一般从上而下,沿水平方向横向铺贴。(也可以从下而上,最下一块施工时,为 避免下坠移动,应加支撑使之粘牢不滑为止)。每层间应水平对缝,竖直方向应错缝。 当遇到不能整块粘贴时,需事先量好尺寸,就地按所需尺寸锯割,不可随意裁切。 3、外墙面安装卡钉的规定 墙面高度超过4m不分格和楼层超过20m以上的高层建筑,应增加固定卡钉,卡钉间 距1.2m左右,固定点宜在泡沫玻璃块体交角处,须进入墙体锚固深度30mm。 4、对罩面层施工的时间要求 外墙泡沫玻璃罩面层施工时,应在泡沫玻璃粘贴2天后,方可施工罩面层,施工前应 对粘贴的泡沫玻璃保温层进行检查,平整度超过2mm的应磨平,板块间缝隙不饱满时应补好。饰面涂料或粘贴面砖时,待罩面层砂浆硬化后,一般1-2天即可进行装饰层 施工。 5、网格布的铺装方法 将贴好的泡沫玻璃保温层表面浮灰清除并喷少量水湿润,然后抹罩面砂浆3mm。抹平 后即铺网格布,用抹子将网格布压入砂浆中,网格布相互搭接宽约3mm,铺网格布应 平顺,不皱折,脱层,待砂浆初凝后,再抹罩面层2mm,并抹平、压实、压光。如墙 体设计不铺设网格布时,在墙体交角处的窗口及墙体转角处应加铺附加增强的网格布,每边约100mm。 银通(集团)公司自主研发的“YT无机活性墙体保温隔热系统”,是绿色环保,透气舒适,安全适用,使用寿命长,节能效果好,适合中国国情并适宜广泛推广应用的绿色 建筑节能技术。 YT无机墙体保温隔热材料是以天然优质耐高温轻质材料为骨料,天然植物蛋白纤维, 优化组合多种无机改性材料和固化材料,经过工厂化生产配制,真正给客户提供一个 单组分的、完整的产品并具有保温、隔热、防火、抗水、轻质、隔音、抗开裂、抗空

复合泡沫金属材料缓冲吸能性能研究

工学硕士学位论文 复合泡沫金属材料缓冲吸能性能研究 丁佰锁 哈尔滨工业大学 2006年6月

国内图书分类号:O347.3 国际图书分类号:531.6.61 工学硕士学位论文 复合泡沫金属材料缓冲吸能性能研究 硕士 研究生:丁佰锁 导师:孙毅教授 申 请 学 位:工学硕士 学科、专业:固体力学 所在单位:航天学院航天科学与力学系 答辩日期:2006年6月 授予学位单位:哈尔滨工业大学

Classified Index: O347.3 U.D.C: 531.6.61 Dissertation for the Master Degree in Engineering ENERGY ABSORPTION PROPERTY OF COMPOSITE METALLIC FOAMS Candidate:Ding Bai Suo Supervisor:Prof. Sun Yi Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty:Solid Mechanics Affiliation: Dep. Of Astronautics and Mechanics Date of Defence:July, 2006 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘要 在很多工程应用中,为了防止冲击与振动所造成的破坏,常常使用吸能材料作为防护层,在众多的吸能材料中,泡沫材料作为一种具有优越缓冲吸能性能的材料,得到了越来越广泛的关注。本文利用挤压铸造法制备了一种新型的复合泡沫金属材料,该材料由空心微珠填充铝合金基体而成,它是一种应用前景非常广阔的吸能与冲击防护材料。 本文采用理论分析、数值仿真与实验的方法对复合泡沫金属的静动态力学响应与吸能性能进行了相应的研究。 对多种不同玻璃微珠含量,不同基体合金和热处理方式的复合泡沫金属进行了准静态压缩试验和落锤式冲击试验,获得了材料的压缩杨氏模量和屈服强度等数据,得到了压缩应力应变曲线,计算了相应的吸能能力与理想吸能效率,探讨了不同因素对复合材料压缩力学响应与吸能特性的影响规律。描述了复合泡沫金属材料的吸能机制。根据刚度等效原则,将复合材料圆柱试样的轴向冲击破坏过程简化为等效均质圆柱的一维碰撞问题,应用一维应力波传播的理论描述了复合材料圆柱试样受轴向冲击的破坏过程,推倒了在冲击过程中材料吸收的冲击动能。 观察了不同复合泡沫金属材料试样的宏观破坏形貌,同时借助扫描电境,对不同复合材料准静态压缩与轴向冲击破坏后试件的切片进行了微观分析,探讨了材料的宏观与细观破坏机制。 最后,利用通用有限元软件ANSYS,对复合材料静态压缩试验进行了数值模拟,利用胞元法思想建立了复合泡沫金属材料的微观结构模型,得到了材料在静态位移载荷和静态压力载荷作用下的变形与应力分布规律,进一步探讨了材料的微观损伤机理。 本文的研究工作为复合泡沫材料失效形式的判断与行优化设计提供了相应的依据。 关键词复合泡沫金属;缓冲吸能;有限元方法;压缩;冲击, - I -

你知道泡沫金属吗

你知道泡沫金属吗? 人们熟知泡沫塑料,却很少知道泡沫金属的存在。发明泡沫金属的是美国杜克大学工程学教授富兰克林·科克斯,他是一位研究金属材料的专家,对金属材料有锐敏的嗅觉。 大多数人对金属密度的认识都比较肤浅,以为只不过是一种物理性能,只表示谁轻谁重而已。密度大的就重,像铂;密度小的就轻,如铝。科克斯对密度的认识则比别人深刻得多。他对比各种金属的密度和它们的化学性质后,意外地发现,金属的密度与其化学活性有密切的关系,即金属的密度越小,它的化学活性就越大。比如锂,是金属中密度最小的,每立方厘米才0.534克,比水还轻,因此特别活泼,在室温下就能和空气中的氧、氮起剧烈反应,所以必须保存在凡士林或石蜡中。而铂、金、铱、锇等贵金属的密度大,像铂的密度达21.45克/立方厘米,在硫酸、盐酸甚至在王水中都能“游泳”。 科克斯在20世纪60年代就宣布了这个被许多人视而不见的规律。由于这个规律的确算不上重要和深奥,在当时也没发现什么特殊的实用价值,因此没有受到人们的重视。到了20世纪90年代,科克斯提出一个新思想:在航天领域中,人们为节省燃料和各种费用,总希望用质轻而结实的材料。像锂、镁等金属在地面上不宜被用作结构材料,因为它们太活泼,易氧化着火,但它们在太空中却大有用武之地,因为在太空中没有引起锈蚀和化学反应的空气,那里几乎是真空。于是,科克斯决定对这些轻金属进行改造。他知道,塑料如果进行泡沫化,可以使密度成倍成倍地降低,变成很轻、很实用的泡沫塑料。如果把这些金属也变成泡沫金属,它们的密度也会变得更小,可以在水中浮起来。 1991年,科克斯利用“哥伦比亚号”航天飞机进行了一次在微重力条件(失重状态)下制造泡沫金属的试验。他设计了一个石英瓶,把锂、镁、铝、钛等轻金属放在一个容器里,用太阳能将这些金属熔化成液体。然后在液体中充进氢气,产生大量气泡。这个过程有点像用小管往肥皂水中吹气一样,当金属冷凝后就形成了到处是微孔的泡沫金属。 有人会问,这种泡沫金属能做结构材料吗?这一点不用担心。实验证明,用泡沫金属作为结构材料做成的梁比同样重量的实心梁刚性高得多。因为泡沫使材料的体积大大扩张,获得更大的横截面,所以用泡沫金属制造的飞行器,可以把总重量降低一半左右。用泡沫金属建立太空站还有一个优点:即当空间站结束其使命时,可以让它们重返大气层并在大气层中迅速彻底地燃烧、全部化成气体,这样可以减少空间垃圾。

泡沫金属的现有制备方法总结

1.2.1浇注法 (A)熔体发泡法 这种方法的工艺过程是:向熔融的金属中加入增粘剂,使其粘度提高,然 后加入发泡剂,发泡剂在高温下分解产生气体,通过气体的膨胀使金属发泡, 然后使其冷却下来或者浇注可以得到泡沫金属。常用的发泡剂为TIHZ、ZrH:等金属氢化物。 (B)颗粒浇注法 这种方法通过把熔融金属浇注到充满散状颗粒的模中,而获得具有连通的 蜂窝状结构或海绵状结构的泡沫金属。这些颗粒可以是耐热和可溶的(如氯化钠)时,它们可以从铸件中被浸洗掉,形成具有连通孔隙的多孔金属;当使用 松散的非可溶性填料(如多孔陶土球、泡沫玻璃、空心刚玉球、泡沫碳等无机 填料)时,则可获得金属一颗粒复合体。 (C)球形颗粒加入法 先将金属在塔竭中熔化,然后加入颗粒或中空球并同时进行搅拌,使这些 颗粒均匀地分散到金属熔体中去,使金属的温度降低,当金属熔体的粘度足以 使金属熔体不再发生偏析和分层时,即颗粒物质在金属熔体中被固定了,此时 停止搅拌并让熔体凝固下来。这种方法适用于制备高熔点的泡沫金属,如泡沫 钨等。 (D)失蜡浇注法 此法采用液态高熔点物质充填海绵状泡沫塑料的孔隙,使之硬化后,加热 使塑料气化而获得海绵状孔隙的铸型。将液态金属浇入此铸型,冷却凝固后除 去高熔点物质后,便得到与原海绵状泡沫塑料模具有相同结构的泡沫金属。 1.2.2沉积法 (A)电镀法 该方法是将所需的金属镀到经过硬化和化学预镀的聚氨基甲酸乙脂表面 上,并达到所需的厚度,再通过热分解法将聚氨基甲酸乙脂去掉,得到具有非 常均匀孔隙分布及相当高孔隙率的泡沫金属。 (B)阴极溅镀沉积法 通过在一定的惰性气体压力下对一基片进行溅射,从而得到被捕获惰性气 体原子均匀分布的金属片,然后把它加热到高于其熔点的温度,并一直加热到 足以加热使那些被捕获的气体膨胀,形成具有封闭孔的蜂窝状的泡沫金属。(C)气相蒸发沉积法 在较高的惰性气氛中缓慢蒸发金属材料,形成金属烟。金属烟在自身重力 和惰性气流携带下沉积,疏松地堆砌起来,形成亚微米尺度的多孔泡沫结构。 1.2.3粉末冶金法 (A)粉体发泡法 该法用于一些熔点较高的金属和合金,如不锈钢、铜、镍、铁等。将少量 的发泡剂加入金属或合金的粉末中,将混匀的混合物压制成无残余通孔的密实 块体,加热到接近或高于混合物熔点的温度,发泡剂分解释放出大量的气体, 迫使致密的压实材料膨胀,形成多孔隙的泡沫材料。粉体发泡法制备泡沫铝的 工艺流程如图1一4所示。 (B)粉浆法

燕山大学金属材料专业调研报告

专业调研报告 学院名称:材料科学与工程学院 专业名称:金属材料专业 学生学号: 学生姓名xx 指导教师:崔占全苑辉戚力 实习日期:2012.7.2— 2012年7月2日到7月13日,我们材料学院金属材料专业两个班在崔占全老师、苑辉老师和戚力老师的带领下分别在秦皇岛首秦金属材料有限公司、燕山大学科技园、山桥集团、首秦钢板、秦皇岛飞天轿车门有限公司几个单位进行专业调研实习。在我们进入大三学习金属材料专业课之前,学院组织学生进行专业调研,提前进去相关工厂进行参观实习,对于金属方面的设备以及各种产品的加工工艺有了初步了解,提高了对本专业的学习兴趣,同时为以后的学 习打下了基础。 实习历程: 秦皇岛首秦金属材料有限公司. 秦皇岛首秦金属材料有限公司地处河北省秦皇岛市抚宁县,位于最具发展潜力的环渤海经济圈中 心地带,是东北与华北两大经济区的结合部,公路、铁路、港口运输四通八达,地理位置十分优越。 它是由是中外合资企业,股东由首钢总公司、秦皇岛首钢板材有限公司、韩国现代重工业株式会社、 香港立新有限公司、利讯投资有限公司五方构成。 首秦公司采取了紧凑式流程的创新设计,整体工艺装备、技术实力达到国际先进水平。其主要产品为高等级的优质宽厚钢板,包括:高强船板、锅炉板、压力容器板、桥梁板、机械工程用板、 管线钢、耐侯钢、模具钢、高强低合金钢板、高层建筑用板等。在工艺技术上,坚持引进、消化、吸 收和自主创新相结合,烧结、炼铁、炼钢、轧钢、动力等系统成功地应用了一大批新工艺、新技术, 有效地降低了能源和资源的消耗,控制了污染,保护了环境,实现了清洁化生产。该公司4300mm宽厚板生产线由德国西马克和西门子公司联合技术总承包,应用了连铸坯热装热送、双蓄热式节能加热 炉、全自动轧钢、液压弯辊板型控制、四辊精轧机、十一辊热矫直机、ACC冷却、滚切式双边剪、滚切式定尺剪等世界最先进的宽厚板生产工艺和装备,并配套完善离线探伤、热处理等项目。该生产线覆 盖了宽厚板所有钢种级别,在宽厚板的生产规模、技术工艺、产品品种、质量和市场占有上具有明显 的竞争优势。 首秦公司坚持走高起点、高定位、高端市场的高端精品战略,与上、下游企业通过资本、技术、 需求建立紧密型的产业链,实现“共赢共担、共同发展”。同时大力发展钢材深加工,力争到2010 年,实现钢板产量的50%深加工,70%紧密产业链直销,建设附加值高、竞争力强、具有沿海发展战略 的钢材深加工配送基地,实现钢铁业向装备制造业等领域的延伸。 近几年来年轻的首秦公司经历了各种严峻的挑战,也使首秦人经受了一场信心和勇气的考验,在 总公司相关部门的大力支持和职工的努力下,首秦人演绎了一场逆境中的“加速度”。 燕山大学科技园

泡沫玻璃施工工艺

一、工程概况 工程名称:上海市第二师范学校附属小学教学楼整体拆除重建工程 工程地址:大连西路16号 建设单位:上海市杨浦区教育局 设计单位:上海经纬建筑规划设计研究院有限公司 监理单位:上海正亚工程咨询有限公司 施工单位:上海绿地建设(集团)有限公司 工程概况:本工程总建筑面积㎡,地上建筑面积㎡。主要建设有一栋4-7层二类高层教学综合楼,建筑高度27.15m,一栋二层门卫配电室,建筑高度7m,一个一层垃圾房,建筑高度4.35m。本项目保温采用泡沫玻璃板保温系统: 1、外墙外保温采用40mm厚; 2、底部接触室外空气的架空楼板或外挑板采用20mm厚; 3、供暖空调房间与非供暖空调房间之间的楼板(地下室顶板)采用20mm厚; 该工程由于施工工期较紧、二次搬运工作量大、尤其垂直运输量特别大、水平运输复杂等特点。鉴于以上情况:精心组织施工,专派出工程技术人员,针对性地合理科学调配,做到保质、保量、保期、安全、文明施工和控制工程质量,生产安全等要素。 二、编制依据及说明 、施工组织设计编制依据 本工程施工组织设计是依据以下文件编制的: 1、GB50210-2014《建筑装饰装修工程质量验收规范》 2、10J121《外墙外保温建筑构造》 3、GB50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》 4、GB50352-2005《民用建筑设计通则》 5、GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》 6、GB50099-2011《中小学校建筑设计规范》 7、JGJ144-2008《外墙外保温工程技术规程》 8、DGJ08-107-2012《公共建筑节能设计标准》

9、DG/TJ08-12-2004《普通中小学校建设标准》 10、DGJ32/J19《建筑节能工程施工质量验收规范》 11、DGJ08-113-2009《上海市住宅建筑节能工程施工质量验收规程》 12、2012沪J/T—181《HY绝热泡沫玻璃保温系统建筑构造》 13、建设单位的设计文件和有关要求 、施工组织设计的编制范围 本施工组织设计的编制参照工程的范围而编制。具体施工承包范围是外墙外保温采用泡沫玻璃保温系统。 本施工组织设计的编制,旨在顾客对本公司在此项目上的组织安排、机构设暑、实施计划、质量检验、安全管理、技术措施、文明施工等各方面有比较全面地了解,并有效组织指导现场施工,确保工程项目高效、优质、安全、按时、顺利、的进行,确保为顾客圆满完成工程项目的建设作一点贡献。并接受监督检验与指导。三、保温工程施工进度计划表及保证措施 、施工工期 本工程计划施工总工期为35日历天,具体开工日期以总包或业主发出的开工令为准。 、劳动力、设备配备情况 本工程为满足工期的要求,需施工人员31人。 1、基层面处理磨平工2人 2、粘结保温板(泡沫玻璃)工15人(每人20m2× ___天) 3、抹防裂砂浆工(包括施工网格布)10人 4、杂务工2人 5、机械及电工2人 、确保工期措施: 为了确保在该公司提出的施工工期内完成任务,将实施以下具体措施来确保工期。 3.3.1、制定切实可行的施工计划,在施工计划上不以笼统的形式来确定,大计划下套小计划,具体讲:平时有周计划,做到及时调整。如当周计划施工过程中遇到

泡沫玻璃

现浇泡沫混凝土材料特点: 1、轻质高强 泡沫混凝土常用密度等级为260~1200㎏/m3,抗压强度0.20~7.50Mpa,可根据设计需要生产出不同密度、强度的产品。这一特性决定了HT泡沫混凝土材料可广泛应用于建筑、道路、桥梁、水利水电工程等多种轻质、减荷、填充领域。 2、保温隔热 由于泡沫混凝土材料中含有大量封闭的细小气孔,热阻大,常用密度等级的导热系数在0.06-0.3w/m?k之间。一般密度≤500㎏/m3的泡沫混凝土材料常被用于屋面保温、地暖隔热、外墙保温等节能领域。 3、隔音 泡沫混凝土属多孔材料,浮筑楼板撞击声隔声性能达到住宅、医院、旅馆建筑二、三级标准,具有良好的隔音性能,在建筑楼地面隔音层、高速公路隔音屏障、地下建筑顶层等领域,均可采用HT泡沫混凝土作为隔音材料。 4、低弹抗震 泡沫混凝土的多孔性决定其具有较低的弹性模量,从而对冲击荷载具有良好的吸收和分散作用,并可有效降低建筑物荷载。建筑物荷载越小,抗震能力越强。 5、安全、防火、耐久性能佳 泡沫混凝土是水泥基材料,与建筑物基层材质相同,抗风压、耐冲击、耐候性好;不燃,防火性能极佳;性能稳定、寿命长,保质期与建筑主体寿命基本相同。目前建筑外墙防火隔离带多采用该材料。 6、生产便利,施工速度快 现浇泡沫混凝土生产,在施工现场采用自动化设备现场发泡制作、机械化泵送到作业面,直接浇注,自然养护成型。省工、省时、省料、成本低。 泡沫混凝土是一种利废、环保、节能、低廉的新型节能材料,其拥有特殊的多孔结构、优良的保温性能和广阔的应用前景。该材料的生产可大量利用粉煤灰、矿渣、石粉等工业废料,减少了废物排放,可有效改善生态条件,保护生态环境。

泡沫金属—从基础研究到应用

泡沫金属—从基础研究到应用 John Banhart 材料科学部,哈恩-迈特纳研究所,柏林,德国 材料科学部,柏林科技大学,柏林,德国 Email:banhart@hmi.de 1 前言 固态金属泡沫,特别是基于轻金属,有许多不同性能的有趣组合,比如在联结中具有高强度的同时还具有低比重,或者高抗压强度与良好的能量吸收特性相结合。基于这个原因,人们对这些材料的兴趣仍然在不断增长中。泡沫金属的发展在评论文章和会议记录中有介绍[1-5]。有一个专门的网页提供最新的信息[6]。本文仅局限于闭孔铝合金泡沫的研究,其具有良好的市场推广潜力。我们将首先回顾不同的制造路线,讨论基础研究的重要性,然后再讨论其应用。 表1泡沫金属基本发泡路线和铝基泡沫制造商 直接发泡合金融化 合金发泡 产生气泡 泡沫收集 泡沫固化间接发泡制备发泡预制品 预制品再熔化 泡沫生成 泡沫固化 制造商(产品) Cymat, 加拿大(SAF) Foamtech, 韩国(Lasom) Hutte Kleinreichenbach (HKB), 奥地利(Metcomb) Shinko-Wire, 日本(Alporas) (Distributor:Gleich, 德国) 制造商 (产品) alm, 德国(AFS) Alulight, 奥地利(alulight) Gleich-IWE, 德国 Schunk, 德国 2 制备工艺 泡沫铝的制备主要有两种方法(见表1)。直接发泡法是通过向熔融金属中注入气体而产生泡沫,以使其中包含均匀分散的非金属颗粒。另外,钛金属氢化物可以被添加到熔体中,

其分解后具有相同的效果。 间接发泡法是通过加入均匀分散的发泡剂颗粒,大多为钛或锆的氢化物,而形成由铝混合物组成的固体预制品。通过熔化,使预制品膨胀并形成泡沫。 2.1 熔体注气直接发泡法 通过注入气体使铝或者铝合金发泡的技术,已经进入了商业开发阶段[7]。碳化硅,氧化铝或其他陶瓷颗粒需要与合金混合而使之发泡。增强颗粒的体积分数一般为10%至20%,平均粒径为5至20微米。气体(通常是空气)是通过特别设计的注射器注入,其中一些可以旋转或振动。由此产生的泡沫在液体顶部积累,并可以从那里被拉走,例如,通过皮带输送机,之后就可以进行冷却和固化。 泡沫材料既可以从铸造机中出来后就被使用,而具有一个封闭的外表面,也可以在发泡成型后切割成所需的形状。这种发泡工艺的优点包括,泡沫可被大量的生产和达到较低的密度。加拿大Cymat公司生产的泡沫材料,叫做“稳定泡沫铝(SAF)”就采用的这种方法。 最近,熔体发泡法已经被都位于奥地利的轻金属性能中心(LKR)和在Kleinreichbach 的冶金厂工作的科学家彻底改变了。其关键是一种可以使泡沫具有均匀孔径的气体注入新概念。此外,通过将泡沫填充入模具,可以制造出具有封闭外表面的复杂形状泡沫金属部件。这种类型的泡沫铝,叫做“Metcomb”的商业开发正在进行。 2.2 预制品发泡处理 泡沫铝预制品材料可以通过多种方法制备: ?通过铝粉和钛金属氢化物混合后,压缩这种混合物。例如,通过热压、挤压和粉末轧制,加工成致密的预制品[9]。如果需要特定的泡沫合金成分,金属粉末需要按相应的混合物成分进行添加('"Foam-in-Al"或"Aluligh t"工艺), ?通过把制备预制品的粉末混合物制成坯料,并加热坯料到半固体状态,然后进行触变铸造制成部件预制品的形状[10], ?通过在熔融态铝合金凝固前,向熔体中加入发泡剂。在这种情况下,可以在压铸机中[11]或普通坩埚中完成。然而,发泡剂粉末必须进行预处理,以防止它们过早分解[12](“Formgrip”工艺)。 ?通过液态铝喷射工艺,使沉积物存在于发泡剂上。 用上述任何方法获得的泡沫铝预制品,都可以通过熔化形成泡沫。一种基于间接发泡法的泡沫生产,现在正处于小规模商业的开发阶段。进行商业开发的公司有:提供轻质金属材料的ShunK公司(吉森,德国),alm(萨尔布吕肯德,德国),Innovativer Werksoffeinsatz 公司,iwe公司(施特拉尔松,德国)和奥地利公司Alulight(Ranshofen)。 3 基础研究 泡沫金属材料的历史很有意思,可以追溯到20世纪40年代[13]。在20世纪50年代末到70年代的首次科研浪潮中,大量的专利被发表,许多发泡处理的改进方法被人提出。除了参与研究公司的专利外,任何专利从未被公布过。因此,许多细节都被遗忘了。这使得现在很难评估,是否所有的想法在提出后被真正的执行过。 开始于80年代后期的第二次科研活动浪潮,导致了一些旧科技的重新建立和新科技的发现。最开始的公司,比如Alcan公司,Hydro Aluminium公司和Shinko Wire公司,进行内

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