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泡沫鋁是一種新型的工程材料，具有低密度、高比強(qiáng)度、良好減震效果、高吸能、優(yōu)異隔音效果、高電磁屏蔽效率等優(yōu)良性質(zhì)，在汽車、輪船、人造衛(wèi)星、航天器、軍事裝備、道路隔音等方面具有廣泛應(yīng)用。然而，泡沫鋁自身的強(qiáng)度較低，導(dǎo)致在惡劣環(huán)境下容易變形失效，極大限制了其在工程中的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外研究表明，將高分子聚合物填充進(jìn)泡沫鋁孔洞中，可以得到互穿相復(fù)合材料，其力學(xué)強(qiáng)度和抗沖擊能力都有極大提高，成為泡沫鋁增強(qiáng)的主要方法之一。本文將PU-PUR共混，以改善聚氨酯(PU)強(qiáng)度低而受力變形較大和聚脲(PUR)受力易脆性斷裂失效的缺點(diǎn)，然后將共混樹脂填充到開孔泡沫鋁孔洞中，制備得到PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料，對(duì)PU-PUR共混樹脂和PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料的多項(xiàng)性能進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下：

(1)對(duì)PU-PUR樹脂共混體系進(jìn)行的研究：

①分析了PU-PUR體系的流變學(xué)性質(zhì)，在與DSC曲線對(duì)比分析的基礎(chǔ)上確定了PU-PUR共混樹脂體系的最佳固化溫度和固化時(shí)間。

②測(cè)試了PU-PUR共混樹脂澆鑄體的拉伸和壓縮性能，分析了應(yīng)力-應(yīng)變曲線、彈性模量和強(qiáng)度、壓縮比吸能和拉伸斷裂伸長(zhǎng)率。結(jié)果表明：M4(PU/PUR=3:7)樹脂澆鑄體的壓縮失效應(yīng)變?yōu)?.51,拉伸彈性模量和強(qiáng)度為960.67 MPa和11.84 MPa,壓縮彈性模量和強(qiáng)度為248.43MPa和42.65 MPa，壓縮比吸能為9862.33 mJ/g，拉伸斷裂伸長(zhǎng)率為25.82%。對(duì)比分析可知M4樹脂澆鑄體在拉伸和壓縮荷載下的韌性和強(qiáng)度最好。

③對(duì)拉伸斷面進(jìn)行了SEM觀察，澆鑄體拉伸斷面平整沒有出現(xiàn)分相，PU和PUR兩種樹脂的相容性良好。

(2)對(duì)Al Foam和PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料進(jìn)行的研究：

①進(jìn)行了落錘沖擊試驗(yàn)，分析了破壞形貌、載荷-時(shí)間曲線、載荷-位移曲線和能量-時(shí)間曲線。Al Foam在落錘沖擊時(shí)響應(yīng)速度快且吸能比較高，是抗落錘沖擊性能極好的材料。PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料中M4(PU/PUR=3:7)/Al Foam和M5(PU/PUR=0:10)/Al Foam沖擊響應(yīng)速度很快，分別在1.92 ms、1.86 ms內(nèi)就能達(dá)到峰值載荷8196N、8668N與峰值能量48.518J、48.476 J，且其沖擊持續(xù)時(shí)間為7.53 ms、7.37 ms，總位移較低為6.93mm、6.25mm，吸能比較高均為93.71%，可知兩種復(fù)合材料上述性能的數(shù)值都很接近。然而聚脲樹脂的脆性斷裂現(xiàn)象造成M5/Al Foam背面的裂縫數(shù)目更多而延伸范圍廣，導(dǎo)致其在受到?jīng)_擊荷載時(shí)更容易脆斷失效。M4/Al Foam其樹脂中的30%PU增強(qiáng)了樹脂韌性，受到?jīng)_擊后裂縫延伸受阻，增強(qiáng)了抗沖擊能力。綜合分析得到M4/Al Foam是抵抗落錘沖擊載荷性能最佳的復(fù)合材料。

②進(jìn)行了壓縮試驗(yàn)，分析了壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線、壓縮彈性模量和強(qiáng)度、壓縮比吸能。泡沫鋁骨架的存在改善了PU和PUR樹脂在壓縮應(yīng)變較大時(shí)的扭曲變形和脆斷失效問題，使M1(PU/PUR=10:0)/Al Foam和M5/AlFoam復(fù)合材料可承擔(dān)的應(yīng)變分別比PU和PUR樹脂澆鑄體高0.27和0.08。M5/Al Foam的壓縮彈性模量和強(qiáng)度為851.95MPa和107.32 MPa，壓縮比吸能為26925.15mJ/g，均高于其他類型的復(fù)合材料。綜合分析得到M5/Al Foam是抵抗壓縮載荷時(shí)性能最佳的復(fù)合材料。

③進(jìn)行了簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)。M4/Al Foam和M5/Al Foam的沖擊韌性最高且相近，分別為46.15kJ/m2和44.98 kJ/m2，均為抵抗簡(jiǎn)支梁沖擊荷載時(shí)性能最佳的復(fù)合材料。