泡沫鋁夾芯三明治結構制備及可靠性評價.pdf

1、以泡沫鋁為芯層,金屬為面板的泡沫鋁夾芯三明治結構復合板,是一種新型結構材料,具有一系列的優(yōu)異性能,在汽車、航空航天與建筑等多個領域得到了廣泛應用。但是應用的基礎是實現(xiàn)泡沫鋁與金屬面板的有效連接,而表面的多孔性及氧化膜使得泡沫鋁連接困難。針對這個問題,本文提出了Zn-Al-Cu基合金為釬料,刮擦振動釬焊的方法,制備出了連接良好的夾芯結構板,并對其進行了壓縮、彎曲和沖擊等性能的測試與分析。
　　刮擦振動釬焊的方法,就是用火焰加熱待焊端

2、面,熔敷釬料,同時機械刮擦;冷卻,將泡沫鋁與上下兩個面板同時對接,進行二次加熱;再次冷卻過程中施加振動作用,完全冷卻后即得到了夾芯結構板。再次冷卻階段,不施加振動、施加機械振動及超聲振動所得到的連接界面有所不同。
　　機械刮擦能去除表面的氧化膜,形成毛細通道,使?jié)櫇皲佌鬼樌M行。制備的夾芯三明治板,其鋁板與泡沫鋁的連接處,釬料與鋁板結合致密,僅與泡沫鋁的孔壁端面結合;再次冷卻階段無振動作用時,釬料未進入泡沫鋁的孔隙中;機械振動時,

3、釬料流布并填充進入孔隙中但填充不均勻;超聲振動時,釬料流布并填充進入孔隙且填充均勻。
　　制得夾芯結構板的連接處,釬料/鋁板及釬料/泡沫鋁孔壁端面結合處的組織由四個相區(qū)組成,而中心釬料處由三個相區(qū)組成。冷卻階段施加不同作用得到的界面組織相似,相的成分有所不同。拉剪試驗表明,泡沫鋁與鋁板結合良好。
　　泡沫鋁與制備的夾芯結構板,壓縮試驗對應的應力-應變曲線都可分為三個階段:彈性階段、應力平臺階段和密實化階段;吸能-應變曲線的斜

4、率逐漸增大,表明吸能效率增大。夾芯結構板的三點彎曲試驗,應力-應變曲線也由三個階段組成,可由面板局部屈曲、芯體剪切失效和面板的凹陷及芯層密實的變化過程來解釋。在三點彎曲與落錘沖擊的試驗中,夾芯結構板都表現(xiàn)出了比泡沫鋁更為優(yōu)異的性能,強度與能量吸收為泡沫鋁的幾倍甚至幾十倍;試驗后,夾芯結構整體未斷裂,芯層破壞嚴重,界面連接依然良好。
　　釬料在泡沫鋁等多孔材料表面的潤濕行為,受表面狀態(tài)、釬料成分、孔隙率等因素的影響。對Zn-Al-C