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開孔泡沫鋁制備及其性能研究（五）

泡沫金屬的性能特征

力學(xué)性能和吸能性能

泡沫金屬作為一種新型的結(jié)構(gòu)功能材料，其最主要的用途之一是作為沖擊防護材料的填充材料，其防護性能在于其能在較低應(yīng)力水平下吸收沖擊能的特性，而這又與泡沫金屬壓縮過程中獨特的響應(yīng)特征密切相關(guān)。泡沫金屬的應(yīng)力-應(yīng)變曲線在單軸壓縮的情況下，表現(xiàn)出三個特征段，即塑性坍塌段、屈服平臺段和致密化段。其中屈服平臺段的起始應(yīng)力為泡沫材料的屈服強度，由于其強度遠小于致密化基體材料的屈服強度，以及泡沫材料獨特的結(jié)構(gòu)特征，使得泡沫金屬在受到外界沖擊載荷作用時容易產(chǎn)生變形、坍塌或者破裂，在較大的變形范圍內(nèi)維持較低的應(yīng)力水平，從而壓縮變形過程中所施加的大量的功轉(zhuǎn)化為泡沫結(jié)構(gòu)的變形、坍塌、破裂等過程所消耗的各種能量，以致起到吸收外界沖擊能的作用。

吸聲性能

泡沫金屬具備優(yōu)良吸聲性能，其吸聲機制為當(dāng)聲波入射到泡沫鋁表面時，會進入連通孔洞內(nèi)而引起孔隙內(nèi)介質(zhì)的振動，由于摩擦以及粘滯阻力的作用，使得部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。此外，孔道中的介質(zhì)在聲波作用下會引起壓縮伸張形變，由于泡沫金屬骨架優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，可以使在變形過程中介質(zhì)所產(chǎn)生的溫度變化通過基體的熱傳導(dǎo)，而使得這部分熱量消耗掉。一些研究表明泡沫金屬的吸聲性能與泡沫金屬的孔徑、孔隙率、試樣厚度和入射波的頻率有關(guān)。

導(dǎo)電性能

泡沫金屬是由金屬孔棱和大量孔穴組成的，金屬孔棱具備導(dǎo)電能力，而孔穴中由于充滿了不導(dǎo)電的氣體而使得整個泡沫金屬的導(dǎo)電性能較基體金屬的導(dǎo)電性能有所下降。盡管如此，泡沫金屬的導(dǎo)電性仍然可以提供良好的電場、低的接觸電壓和吸收電磁波的能力。除此之外，泡沫金屬還具備高電阻率和介電性能，其電阻率能夠滿足泡沫體封裝、隔離絕緣涂層和鑲嵌鑲板等電元件對于高電阻率的要求，而其優(yōu)良的介電性能則使得其在需要傳播微波的結(jié)構(gòu)中，能夠保障有低的介電損耗，被應(yīng)用于雷達導(dǎo)向系統(tǒng)的保護罩中。王強等對孔隙率及孔徑對開孔泡沫鋁導(dǎo)電性的影響做出了研究，結(jié)果表明隨著相對密度的增大或是孔隙率的下降，泡沫金屬電導(dǎo)率呈指數(shù)關(guān)系上升；當(dāng)孔隙率基本相同的情況下，孔徑變化對導(dǎo)電性能影響不大。J.Kovavik和F.Simancik等對用粉末冶金法制備較低密度的閉孔泡沫鋁導(dǎo)電性進行了研究和分析，建立起其導(dǎo)電性能與相對密度之間的關(guān)系，研究結(jié)果表明閉孔泡沫鋁的導(dǎo)電性與其相對密度之間的變化規(guī)律符合 Monte Carlo網(wǎng)絡(luò)模型的指數(shù)關(guān)系。

其他性能

泡沫金屬還具有電磁屏蔽性能、導(dǎo)熱性能、耐高溫、耐火阻燃以及滲透性等一系列優(yōu)良性能，被廣泛作為結(jié)構(gòu)材料和功能材料應(yīng)用于工業(yè)的各個領(lǐng)域，使得泡沫金屬受到越來越多的關(guān)注。