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泡沫金屬，又稱為多孔金屬，常見的類型有泡沫鋁、泡沫鎳、泡沫鈦等，是一種具有三維連通孔隙結(jié)構(gòu)的新型工程材料。它結(jié)合了金屬和泡沫材料的優(yōu)點(diǎn)，擁有獨(dú)特的物理、力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立具備連通孔隙結(jié)構(gòu)的三維泡沫金屬結(jié)構(gòu)模型。

泡沫金屬，亦稱多孔金屬，涵蓋了如泡沫鋁、泡沫鎳及泡沫鈦等多種類型，是一種具備三維連通孔隙結(jié)構(gòu)的先進(jìn)工程材料。該材料融合了金屬與泡沫材料的特性優(yōu)勢(shì)，形成了獨(dú)特的物理和力學(xué)性能，因而被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。本案例旨在描述如何在COMSOL軟件中構(gòu)建具有連通孔隙結(jié)構(gòu)特征的三維泡沫金屬模型。

</p><p><br></p><p>以下是電鏡掃描的一種泡沫金屬微觀結(jié)構(gòu)。</p><p>可以看到泡沫金屬的孔隙率很高，內(nèi)部由近似周期排列的骨架單元組成。

一、金屬泡沫材料簡(jiǎn)介 目前常用金屬泡沫材料主要為泡沫鋁，國(guó)內(nèi)的主流商業(yè)制備方法為發(fā)泡法，即在鋁或鋁合金基體中增加發(fā)泡劑，通過(guò)控制壓力來(lái)完成發(fā)泡。本文即以泡沫鋁為例進(jìn)行討論。 泡沫鋁的力學(xué)性能受基體材料力學(xué)性能和細(xì)觀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)兩方面的影響，因此不同廠家生產(chǎn)的泡沫鋁即使相對(duì)密度相近，力學(xué)性能也各不相同。

結(jié)果表明：(1)三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁的隔聲性能要優(yōu)于純泡沫鋁，尤其在高頻段(2)三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)泡沫鋁傳遞損失存在周期性規(guī)律，即傳遞損失在低頻段先增后減、中頻段先減后增、高頻段逐漸增大的趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：COMSOL;復(fù)合結(jié)構(gòu);泡沫鋁;傳遞損失;泡沫鋁是一種輕質(zhì)多孔金屬材料，在其鋁基體中含有不計(jì)其數(shù)的氣泡[1],且同時(shí)呈現(xiàn)出金屬相氣泡特征，是一種應(yīng)用前景十分廣闊的物理功能性材料。

其中有一個(gè)企業(yè)他們把澆注系統(tǒng)用泡沫塑料用料改變后夾渣減少了40%左右，那就是原先用的建材上的泡沫塑料板由于珠粒粒度大而且壓制不好，珠粒間隙刷涂時(shí)料鉆進(jìn)去了，澆注時(shí)這些耐火涂料就隨金屬液進(jìn)入了鑄件。

金屬沉積工藝制備的不同厚度泡沫鎳樣品的SEM圖像:(a)鎳層較薄;(b)較厚的鎳層。 金屬沉積型多孔金屬是通過(guò)在開孔聚合物泡沫上沉積原子金屬，然后消除聚合物和燒結(jié)來(lái)創(chuàng)建的。這些金屬的主要特征包括連接孔、高孔隙率和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。多孔材料是一類非常重要的多孔金屬材料，是一種性能優(yōu)良的新型功能結(jié)構(gòu)一體化材料。

對(duì)于泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化涉及兩個(gè)主要因素:包覆層的厚度和泡沫鋁芯材的合適密度。 泡沫鋁在汽車上的應(yīng)用 泡沫鋁材被認(rèn)為是一種大有前途的未來(lái)汽車與其他交通運(yùn)輸工具的良好材料。泡沫鋁材在汽車制造中的應(yīng)用多為三明治式的三夾板，即：其芯層為泡沫鋁或泡沫鋁合金，上下層為鋁板或其他金屬薄板。

1．消失模空殼鑄造法簡(jiǎn)述 消失模空殼鑄造法采用超強(qiáng)耐燒的新型涂料，先把型內(nèi)的EPS泡沫燒掉，以形成殘留碳量甚微的空腔殼型，而后再澆注高溫金屬液的一種先進(jìn)實(shí)用的消失模鑄造方法。

1、消失模鑄造大口徑球墨鑄鐵管件的一般工藝流程 （1）制作泡塑白模，組合澆注系統(tǒng)，氣化模表面刷、噴特制涂料并烘干； （2）將特制砂箱置于振動(dòng)工作臺(tái)上，填入底砂（干砂）振實(shí)，刮平，將烘干的泡沫模樣放于底砂上，填滿干砂（邊填砂邊振實(shí)）； （3）用農(nóng)用塑料薄膜覆蓋，放上澆口杯，接真空系統(tǒng)抽真空，干砂緊固成型后，進(jìn)行澆注，泡沫模樣氣化，金屬液取代其位置；

03 選擇適宜的泡沫密度進(jìn)行鑄件模樣的制作。在保證模樣制作溫度技術(shù)要求和鑄件生產(chǎn)澆注時(shí)不出現(xiàn)因泡沫塑料質(zhì)量引起的其他缺陷時(shí)，制作鑄件模樣的泡沫密度越小、泡沫塑料越少，對(duì)減少鑄件的滲碳積碳現(xiàn)象越好。 04 提高鑄件模樣的制作質(zhì)量。

圖 | Avignon Ceramic生產(chǎn)的零件 （圖片來(lái)源：Avignon Ceramic官方網(wǎng)站） 在采用3D打印之前，他們一直使用傳統(tǒng)發(fā)泡方式生產(chǎn)氧化鋯泡沫陶瓷產(chǎn)品——一種主要用于高溫合金的金屬熔體過(guò)濾的陶瓷產(chǎn)品。

澆入金屬液，泡沫模型氣化，就得到了所需的鑄件。借助于消失模鑄造中泡沫可粘接組裝的優(yōu)勢(shì)，就有可能實(shí)現(xiàn)減重，鑲嵌件直接鑄進(jìn)去，多個(gè)部件集成一體鑄造等等。更有甚者，可以實(shí)現(xiàn)其他鑄造工藝所不可想象的帶有復(fù)雜形狀的鑄件。例如，工程師可以采用少或者無(wú)拔模斜度的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)鑄件上更均勻的壁厚，更好的表面光潔度。

此外，消泡性與抗乳化性也是關(guān)鍵，優(yōu)質(zhì)切削液在高壓噴淋、高速循環(huán)時(shí)泡沫量少且易消除，混入少量水分后能快速油水分離，避免因泡沫、乳化導(dǎo)致供液不均、潤(rùn)滑失效。 環(huán)保安全指標(biāo)是現(xiàn)代工業(yè)對(duì)切削液的基本要求。優(yōu)質(zhì)切削液需通過(guò)正規(guī)環(huán)保認(rèn)證，不含亞硝酸鈉、重金屬等有毒添加劑，不屬于危險(xiǎn)品，使用過(guò)程中無(wú)刺激性氣味，對(duì)操作人員皮膚無(wú)刺激；同時(shí)廢液處理難度低，符合環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境和自然環(huán)境造成污染。

其配方中添加了高效消泡劑，在高壓噴淋、高速循環(huán)的工況下能有效抑制泡沫產(chǎn)生，避免因泡沫遮擋磨削面、影響供液均勻性而降低加工精度；同時(shí)優(yōu)質(zhì)的磨床專用切削液化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，在長(zhǎng)期循環(huán)使用中不易變質(zhì)、發(fā)臭，換油周期長(zhǎng)，且抗硬水能力強(qiáng)，在不同水質(zhì)環(huán)境下均能保持性能穩(wěn)定，降低日常維護(hù)工作量。

家電：主要承力部件使用不銹鋼等金屬，外殼多使用塑料，冰箱外殼和內(nèi)膽間一般會(huì)填充泡沫用于隔熱，外包裝多使用瓦楞紙和泡沫，粘膠也廣泛使用。重工：基本全是鐵塊、鐵板以及鐵管，內(nèi)飾和座椅也會(huì)涉及塑料等。各行業(yè)常用的不銹鋼、鋁、銅、塑料、玻璃、橡膠、粘膠、復(fù)合材料、泡沫、瓦楞紙、木材、布料織物以及陶瓷等都如何使用材料本構(gòu)呢？

負(fù)壓度過(guò)大，加劇金屬液滲透粘砂，并造成附壁效應(yīng)，不利于液相泡沫被涂層吸附，生成很多氣孔。適宜的負(fù)壓是排氣的保證，也是防止粘砂的措施。7、模樣粘合應(yīng)選用專用的熱熔膠或冷膠，在保證粘牢的情況下，用量越少越好。盡量避免使用汽化緩慢的乳膠。文章來(lái)源：鑄造工業(yè)網(wǎng)