【摘 要】
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闭孔泡沫铝具有优异的力学性能,常作为结构件用于航空航天、交通运输等领域。为进一步优化泡沫铝的力学性能,常采用基体合金化或添加增强相等技术途径。碳纳米管（CNTs）具有优异的力学、物理及化学性能,被视为金属基复合材料理想的增强相。目前对泡沫铝力学性能的研究主要集中于其准静态压缩与高应变率压缩性能上,而对其在循环载荷下力学响应的研究相对较少。本文采用短流程粉末冶金发泡法制备CNTs/Al-Si复合泡沫
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闭孔泡沫铝具有优异的力学性能,常作为结构件用于航空航天、交通运输等领域。为进一步优化泡沫铝的力学性能,常采用基体合金化或添加增强相等技术途径。碳纳米管（CNTs）具有优异的力学、物理及化学性能,被视为金属基复合材料理想的增强相。目前对泡沫铝力学性能的研究主要集中于其准静态压缩与高应变率压缩性能上,而对其在循环载荷下力学响应的研究相对较少。本文采用短流程粉末冶金发泡法制备CNTs/Al-Si复合泡沫,系统研究了应力水平等因素对复合泡沫及泡沫Al-Si疲劳性能的影响,阐明CNTs的增强机制。采用短流程粉末冶金发泡法制备了闭孔泡沫Al-7Si,研究了其准静态压缩性能与压缩-压缩疲劳性能。结果表明,泡沫Al-Si的疲劳寿命随应力水平的上升而下降,随相对密度的提高而上升。相对密度为0.125、0.175、0.225泡沫Al-Si的疲劳强度分别为0.670（5.60MPa）、0.705（5.89MPa）、0.730（6.10MPa）。采用“预分散-变速球磨法”制备了CNTs/Al-Si复合泡沫,探究了不同球磨转速与球磨时间对CNTs结构及分散程度的影响。结果表明,适时的低速球磨有助于CNTs分散,高速球磨有助于加强CNTs与基体间界面结合性。低速3h+高速4h是本文最佳的变速球磨参数。研究了复合泡沫的准静态压缩性能与压缩-压缩疲劳性能,结果表明复合泡沫的疲劳寿命随应力水平的上升而下降,随CNTs含量的增加呈先上升后下降的趋势,在CNTs含量为0.50 wt%时达到峰值。0.25 wt%,0.50 wt%复合泡沫的疲劳强度分别为0.676（4.98MPa）,0.697（5.69MPa）对比相同相对密度下泡沫Al-Si的疲劳强度分别提高了了9.45%,25.05%;当CNTs含量上升至0.75 wt%时,其疲劳强度相比泡沫Al-Si下降3.08%。复合泡沫疲劳性能的提高主要源于CNTs与Al基体之间良好的界面结合性。此外,Si相的边缘钝化以及尺寸减小有助于降低疲劳裂纹成核、扩展的概率,进一步提升了复合泡沫的疲劳性能。
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