摘要
泡沫铝三明治板材（AluminumFoamSandwich，AFS）通常由两层致密的面板和低密度泡沫铝夹芯层组成，作为一种典型的结构与功能一体化材料，因具有轻质、比强度与比刚度高、能量吸收能力强等特点在军事、航空航天和汽车等领域引起了广泛关注。AFS的常见制备方法有胶粘法、钎焊法和粉末冶金法等，目前仍存在界面结合强度低、耐候性差、生产成本高或产品尺寸范围小等问题。针对以上问题，本文采用熔体发泡法以商业纯铝（Al）、金属钙（Ca）颗粒、氢化钛（TiH2）粉末和商业纯镁（Mg）作为原材料，通过优化关键工艺参数实现了面板与夹芯层冶金结合且夹芯层孔结构可控的泡沫铝三明治板材的一体化制备。在此基础上，研究了一体化成型泡沫铝三明治板材（Integral-FormingAluminumFoamSandwich，IFAFS）在不同加载条件下的压缩断裂行为和阻尼减振机制。主要研究结果如下： （1）利用正交实验分析了不同因素对IFAFS结构的影响，发现增粘时间、发泡搅拌时间、TiH2含量和Mg含量分别对夹芯层的孔结构均匀度、孔隙率、平均孔径和气孔球形度有较显著影响，采用综合平衡法确定了IFAFS的最优制备工艺为：TiH2含量1.8wt.%，增粘时间9min，发泡搅拌时间40s，Mg含量1.0wt.%，保温温度680℃。 （2）通过准静态和动态压缩实验发现IFAFS的峰值应力和弹性模量具有显著的应变速率效应，当应变速率由10-3s-1增加至103s-1时，IFAFS（相对密度0.18）的峰值应力增加了70.2%，弹性模量提升了近5倍；随着应变速率的提升IFAFS的变形模式也发生改变，准静态压缩时（10-3s-1）IFAFS的夹芯层孔壁产生了系统的屈曲、弯曲和塑性铰，坍塌区集中在夹芯层中部孔壁较薄弱的位置；动态压缩时（103s-1），夹芯层孔壁发生了破碎，面板出现了卷边和断裂，坍塌区率先出现在冲击加载端。 （3）利用动态信号测试分析仪、力锤和加速度传感器等设计了激振法阻尼性能测试装置，研究了实体面板、孔结构和局部变形等对IFAFS阻尼性能的影响，结果表明：增加IFAFS的相对密度或夹芯层的孔径会减小其阻尼比；随着变形量的增加IFAFS的阻尼比逐渐下降，当变形量为0、0.1、0.3和0.5时，IFAFS（相对密度0.15）的阻尼比分别为7.33%、6.92%、6.02%和4.46%；局部变形对IFAFS的阻尼性能会产生影响，但未变形区域会协同局部变形区域共同起到阻尼减振的作用。
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