塑性变形制备新型球形孔多孔金属、性能及孔结构无损检测探索

摘要

高比强多孔金属实现了结构材料的轻质多功能化,成为21世纪发达国家高技术领域的前沿热点材料之一。其制备方法多种多样,但是目前国内外对金属半球层制备多孔结构金属方法,泡沫铝XCT断层扫描技术及空降鞋都鲜见文献报导,在航空目标牵引下本文对此进行了探索性研究。 采用铝板塑性加工形成半球层金属结构薄层,以此为基本单元按一定方式连接形成球形孔新型多孔金属。研究了形成方法、板厚、孔结构其影响因素及静态压缩和高速冲击性能。结果表明：这种结构强度较高,新型球形孔多孔金属能够有效的吸收能量。这种方法工艺简单、成本低廉、可以精确控制孔洞形状、尺寸、孔隙结构及均匀性,可方便发展为球形孔铁、铜、钛等多种多孔金属。 运用XCT断层扫描技术,获得超轻多孔铝试样的任意截面重构图像,通过对获得的图像直接分析,实现了对多孔铝试样的孔结构的分析和描述,并得到了重构横截面的面孔隙率。实验表明：对超轻多孔铝试样孔结构描述的新方法与传统剖开试样分析的方法相比,可以获得相同的孔结构分析的结果,并具有非接触、非破坏和提高了效率的特点。 在军用鞋中加入高孔隙率闭孔泡沫铝,通过冲击实验来评估其防护效果,并在实际应用中取得了很好的效果。

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第一章绪论

1.1 引言

1.2泡沫铝及泡沫铝合金及XCT检测

1.2.1 基本特征

1.2.2制备方法

1.2.3主要性能

1.2.3应用前景

1.2.4多孔金属检测

1.2.5现存问题

1.3格栅夹芯材料及塑性变形形成球形孔多孔金属的发展

1.3.1 格栅夹芯材料概述

1.3.2格栅夹芯材料的分类

1.3.3格栅夹芯材料的结构特点

1.3.4格栅夹芯材料的应用前景及现存问题

1.4本文研究的目的和内容

1.5参考文献

第二章塑性加工半球层新型多孔金属的制备

2.1背景技术

2.2制备方法

2.2.1 具体实例

2.2.2孔隙率与比表面积

2.3试验结果与分析

2.3.1静态压缩实验

2.3.2冲击实验

2.3.3球形孔多孔金属A型和B型的性能与应用区别

2.3.4 ANSYS模拟结果

2.3.5 Fluent模拟

2.3.6热交换实验

2.4结论

2.5参考文献

第三章X射线断层扫描对超轻多孔金属孔结构描述和分析

3.1 概述

3.2试验方案

3.2.1传统实验试样品的处理

3.2.2试验试样品与实验设备

3.2.3 CT原理

3.2.4.分析测试

3.3试验结果

3.3.1 泡沫铝截面上结构参数

3.3.2整体内孔结构参数

3.3.3截面上孔结构参数与整理内孔结构参数的关系

3.3.4结果分析

3.4结论

3.5参考文献

第四章泡沫铝应用于伞降防护鞋的应用与性能研究

4.1实验方法

4.2实验结果

4.3结论

4.4参考文献

第五章总结

硕士阶段成果一览表

致 谢