泡沫鋁由于其質(zhì)量輕、制造容易及成本低，成為研究及應(yīng)用最廣泛的一種泡沫金屬，非常適合制備汽車(chē)的能量吸收元件，航空航天工業(yè)中的熱量交換器，還可以作為過(guò)濾器、消音器，夾層結(jié)構(gòu)中的核心材料和生物醫(yī)學(xué)植入材料等。近年來(lái)，隨著我國(guó)高鐵、汽車(chē)的輕量化、航空航天和建筑業(yè)等的迅速發(fā)展，以及“一路一帶”戰(zhàn)略等的實(shí)施，對(duì)泡沫鋁尤其是高質(zhì)量泡沫鋁有較大的需求，未來(lái)5年泡沫鋁的年需求量可超40萬(wàn)t，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)200億元人民幣。

　　泡沫金屬的制備方法主要分為直接發(fā)泡法和間接發(fā)泡法。直接發(fā)泡法將氣體注入液態(tài)金屬獲得氣孔或添加化學(xué)發(fā)泡劑到熔體中通過(guò)化學(xué)發(fā)泡劑分解并釋放氣體獲得氣孔制備泡沫鋁；間接發(fā)泡法通過(guò)熔化粉末壓制的嵌入了氣源的預(yù)制體金屬材料，在熔化時(shí)釋放氣體并驅(qū)動(dòng)發(fā)泡過(guò)程制備泡沫鋁。在20世紀(jì)50~60年代Ethyl公司開(kāi)發(fā)了可用于實(shí)際生產(chǎn)的泡沫金屬，到20世紀(jì)70年代，質(zhì)量較高的泡沫鋁才出現(xiàn)，但由于制造成本較高，在工業(yè)應(yīng)用上受到限制。直到80年代，泡沫鋁制備工藝迎來(lái)了第二次發(fā)展熱潮，極大的擴(kuò)寬了泡沫鋁的應(yīng)用范圍，并出現(xiàn)一些優(yōu)秀的泡沫鋁制造公司，如位于德國(guó)Pohltec Metalfoam Gmbh公司、加拿大Cymat Corp.公司、匈牙利Aluinvent公司和韓國(guó)Foamtech等。我國(guó)自20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始對(duì)泡沫金屬進(jìn)行研究，在國(guó)家政策的大力支持下，國(guó)內(nèi)研究發(fā)展迅速，由早期的跟蹤性研究向原創(chuàng)性研究發(fā)展，由小型簡(jiǎn)單復(fù)合結(jié)構(gòu)向大型異型復(fù)合結(jié)構(gòu)過(guò)渡，從實(shí)驗(yàn)室研究向工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)展。先后對(duì)泡沫鋁進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和系統(tǒng)性理論研究，并取得了一定的小試和中試生產(chǎn)成果，并建立了泡沫鋁板生產(chǎn)線。目前我國(guó)生產(chǎn)泡沫鋁的主要企業(yè)有北京中實(shí)強(qiáng)業(yè)泡沫金屬有限公司、山西普泰發(fā)泡鋁制造股份有限公司（100萬(wàn)m2產(chǎn)能）、四川元泰達(dá)有色金屬材料有限公司（30萬(wàn)m2產(chǎn)能）、寧波賽孚新材料科技有限公司（20萬(wàn)m2產(chǎn)能）、杭州龍邦合金科技有限公司和遼寧融達(dá)新材料科技有限公司等企業(yè)，以直接發(fā)泡法生產(chǎn)泡沫鋁板材，技術(shù)多采用清華大學(xué)和中南大學(xué)的泡沫鋁生產(chǎn)技術(shù)。

　　國(guó)內(nèi)外的學(xué)者對(duì)泡沫金屬尤其是泡沫鋁的制備工藝及相關(guān)性能進(jìn)行了詳盡的研究。其中利用粉末壓實(shí)熔化法 (PCM法)法制備閉孔泡沫鋁的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，并獲得了一定應(yīng)用。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是制備工藝簡(jiǎn)單，制造成本較低。但也存在明顯的缺點(diǎn)，發(fā)泡劑的分解時(shí)間特別短，發(fā)泡過(guò)程不容易控制，在制備過(guò)程中存在排液現(xiàn)象，而且尺寸越大，排液現(xiàn)象越嚴(yán)重，容易導(dǎo)致氣泡破裂及合并，出現(xiàn)特大孔，并且會(huì)出現(xiàn)上部氣泡層，下部實(shí)體層的現(xiàn)象，整體氣孔大小不均勻，造成孔結(jié)構(gòu)不良甚至惡化，這種情況嚴(yán)重制約了泡沫鋁的工業(yè)應(yīng)用和發(fā)展。而且在制備大型或者異形結(jié)構(gòu)時(shí)也存在諸多問(wèn)題，如發(fā)泡過(guò)程中溫度場(chǎng)差別大，傳熱現(xiàn)象復(fù)雜，難以精確控制，泡體的穩(wěn)定性及孔結(jié)構(gòu)的均勻性更加得不到保證。幾何結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性導(dǎo)致物理性質(zhì)的不一致，孔隙的大小、形狀的變化甚至是較小的缺陷都會(huì)引起材料力學(xué)性能的不穩(wěn)定。研究發(fā)現(xiàn)，將PCM法進(jìn)行工藝改進(jìn)，制備具有先進(jìn)孔結(jié)構(gòu)的小體積泡沫結(jié)構(gòu)（APM），將發(fā)泡過(guò)程和制造過(guò)程分開(kāi)可以有效地解決這個(gè)問(wèn)題。隨著APM微型泡沫鋁制備工藝及理論研究的深入，為泡沫鋁及其復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備提供了理論基礎(chǔ)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，可以進(jìn)一步擴(kuò)展泡沫材料的發(fā)展應(yīng)用。

　　1 APM微型泡沫鋁制備工藝及原理

　　APM微型泡沫鋁制備工藝起源于傳統(tǒng)的PCM法，并對(duì)其工藝進(jìn)行了改進(jìn)。其工藝過(guò)程為；將鋁粉或鋁合金粉和發(fā)泡劑的均勻混合物壓實(shí)成可發(fā)泡的小型預(yù)制體，放入加熱爐中加熱到一定溫度，發(fā)泡劑發(fā)生熱分解釋放出氣體在預(yù)制體中形成氣孔，隨著氣孔的形成及長(zhǎng)大，預(yù)制體發(fā)生膨脹，然后對(duì)其快速冷卻，得到孔隙結(jié)構(gòu)均勻的APM微型泡沫鋁。

　　在此自由發(fā)泡過(guò)程中，預(yù)制體外表面的表面張力使得預(yù)制體膨脹為球形，內(nèi)部氣泡的表面張力使得泡沫鋁內(nèi)部為圓形或橢圓形的氣孔。另外，發(fā)泡過(guò)程中鋁液在重力的作用下會(huì)沿著氣泡壁和柏拉圖邊界形成的通道向下流動(dòng)和排液，但是由于APM微型泡沫鋁尺寸小，膨脹過(guò)程快，氣孔膨脹會(huì)克服重力引起的液態(tài)金屬向下流動(dòng)。保證所得微型泡沫鋁孔結(jié)構(gòu)均勻。

　　ST?BENER K等通過(guò)對(duì)預(yù)制體顆粒在連續(xù)發(fā)泡爐中加熱得到最大直徑為15 mm ，最小直徑為5 mm的（APM）微型泡沫鋁小球，所得試樣表面完整、內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)均勻。此工藝中，由于加熱爐內(nèi)的熱量直接接觸預(yù)制體，發(fā)泡時(shí)間很短，所得泡沫鋁小球的孔結(jié)構(gòu)非常均勻。而且，由于預(yù)制體和所得泡沫鋁小球的幾何形狀很簡(jiǎn)單，發(fā)泡過(guò)程較容易控制，所得泡沫鋁及其孔結(jié)構(gòu)具有較高的重現(xiàn)性，為泡沫鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備提供了思路和工藝基礎(chǔ)。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，該方法制備的泡沫鋁小球?yàn)榻蛐?，直徑差異最高可達(dá)20%，表面粗糙，甚至有微孔，仍需優(yōu)化工藝過(guò)程。

　　2 APM泡沫鋁小球結(jié)構(gòu)特征

　　先進(jìn)孔形（APM）微型泡沫鋁小球具有類(lèi)球形的表面和大量橢圓形閉孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。ULBIU M等通過(guò)顯微掃描斷層技術(shù)（μCT）和數(shù)字圖像處理對(duì)?5 mm和?10 mm的APM微型泡沫鋁進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)?10 mm泡沫鋁小球表面為一層薄的鋁合金表層，內(nèi)部被鋁合金薄壁分離成大量的孔徑不同的橢圓和球形孔，形成一個(gè)封閉的多孔結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。對(duì)APM微型泡沫鋁內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)半徑在0.2~2 mm之間的孔占所有孔總體積的99%以上，而半徑小于0.2 mm的孔體積僅占所有孔總體積的1%，而且包含10 000多個(gè)微米級(jí)的孔，這些微孔位于孔壁中，導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)互連。VESENJAK M等制備的直徑?5 mm的APM微型泡沫鋁小球，包含4 363個(gè)孔，直徑為10 mm的APM微型泡沫鋁小球包含13 793個(gè)孔，直徑為10 mm的APM微型泡沫鋁最大孔的尺寸（2.045 mm）是直徑為5 mm最大孔（1.174 mm）的2倍左右。

　　ULBIN M等還發(fā)現(xiàn)基體材料為AlSi10的APM微型泡沫鋁比基體材料AlSi7的APM微型泡沫鋁具有略高的孔隙率，更多的球形孔，更少的大孔數(shù)量，其整體孔結(jié)構(gòu)較優(yōu)。表明通過(guò)提高鋁合金中的Si含量，可改善孔徑大小，球形度，取向和空間分布的均勻性。

　　目前所研究的APM微型泡沫鋁最大直徑為15 mm ，最小直徑為5 mm，隨著泡沫鋁小球直徑的增大，最大孔的直徑也越大，孔數(shù)量也越多。泡沫鋁小球的孔隙率為0.63~0.82，密度為500 kg/m3到1 000 kg/ m3，與傳統(tǒng)PCM法制備的泡沫鋁的密度相近，但其具有更多的球形孔，更少的大孔數(shù)量，孔結(jié)構(gòu)更均勻。而且整個(gè)球體實(shí)體層很薄，排液現(xiàn)象基本消除。

　　3 APM微型泡沫鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)

　　APM微型泡沫鋁小球具有高度重復(fù)性的幾何結(jié)構(gòu)，可以克服常規(guī)多孔材料幾何特征的隨機(jī)性所導(dǎo)致的力學(xué)性能不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。不同APM微型泡沫鋁之間的力學(xué)性能近乎一致，所以可在致密金屬形成的空腔中進(jìn)行隨機(jī)或者規(guī)則排列來(lái)獲得一些性能穩(wěn)定的復(fù)合結(jié)構(gòu)件，增加零件剛度和提高沖擊能量吸收能力，而且減少模具使用、降低廢品率和降低制造成本。通常用的填充方法有自由填充法、膠粘法和發(fā)泡粘結(jié)法。

　　3.1自由填充法

　　自由填充法制備APM微型泡沫鋁小球復(fù)合材料是將APM微型泡沫鋁小球隨機(jī)填充到中空件內(nèi)，經(jīng)過(guò)振動(dòng)實(shí)現(xiàn)密排。該方法的特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，直接填充，無(wú)需粘結(jié)，但由于APM微型泡沫鋁小球容易自由移動(dòng)，整體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

　　3.2膠粘法

　　膠粘工藝制備APM微型泡沫鋁小球復(fù)合材料是通過(guò)粘結(jié)劑將APM微型泡沫鋁小球與致密金屬板材、管材或其他幾何形狀的外壁進(jìn)行粘接制備。在以往研究中，粘結(jié)劑一般選用聚酰胺或環(huán)氧樹(shù)脂。其工藝過(guò)程為：首先用酒精和砂紙清潔APM微型泡沫鋁表面和復(fù)合管，使得有效接觸面積增加；接著用粘結(jié)劑將泡沫鋁芯體和金屬外壁粘接起來(lái)，通過(guò)隨機(jī)注入APM微型泡沫鋁小球到復(fù)合結(jié)構(gòu)中并振動(dòng)，獲得更密實(shí)的排布，也可將微型泡沫鋁通過(guò)周期性排布實(shí)現(xiàn)APM微型小球密集地填充到復(fù)合組件中；最后將組合件在約固化溫度以上或者室溫下放置一段短時(shí)間（取決于粘合劑材料的類(lèi)型），通過(guò)粘合劑熔化粘合（或固化）使APM微型泡沫鋁固定到組合件中。圖2為APM微型泡沫鋁小球-聚氨酯填充中空型材截面圖，APM微型泡沫鋁小球-聚合物填充中空型材截面圖。圖3為APM微型泡沫鋁小球三明治結(jié)構(gòu)的制備步驟，首先制備預(yù)制體顆粒，通過(guò)發(fā)泡獲得APM微型泡沫鋁，涂聚合物獲得APM涂覆單元，最后將涂覆單元和板材粘結(jié)到一起得到三明治泡沫鋁結(jié)構(gòu)板。

　　ST?BENER K等介紹了基于APM泡沫鋁-環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的粘接劑涂覆APM微型泡沫鋁的半自動(dòng)化生產(chǎn)線，見(jiàn)圖4。原料（鋁合金粉、發(fā)泡劑粉末）混合均勻后，通過(guò)連續(xù)粉末壓實(shí)擠壓成直徑為3 mm棒料，切割成顆粒長(zhǎng)度為2 mm的顆粒，在電阻爐發(fā)泡成微型泡沫鋁小球。將直接膨脹后的微型泡沫鋁小球利用余熱在粘結(jié)劑涂覆機(jī)上涂覆熱塑性樹(shù)脂膠粘劑，該粉末狀粘合劑在填充零件后經(jīng)過(guò)加熱到一定溫度使粘結(jié)劑活化隨后冷卻固化以使微型泡沫鋁小球彼此粘合并與零件內(nèi)壁粘結(jié)。該生產(chǎn)線不僅能夠節(jié)約成本，甚至在中空部件的填充時(shí)能夠忽略填充體的幾何形狀，零件的制備十分靈活。

　　膠粘法工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，成本較低，最終產(chǎn)品精度較高。但在膠粘過(guò)程中，加熱液化的粘結(jié)劑由于重力作用容易從泡沫鋁小球間的接觸處流失，導(dǎo)致涂覆粘結(jié)劑的APM泡沫鋁小球有效直徑減小，可能形成的新的或增大原有孔隙，而后在振動(dòng)密排中填充體整體體積收縮，體積收縮率最高可達(dá)10%，造成填充件的不完全填充，對(duì)于復(fù)雜型腔的填充體甚至需要補(bǔ)充微型泡沫鋁小球補(bǔ)全填充體。

　　3.3發(fā)泡粘結(jié)法

　　WANG Y L等采用室溫膠粘發(fā)泡的方法制備APM微型泡沫鋁小球復(fù)合件。工藝過(guò)程為將環(huán)氧樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)泡劑以一定的質(zhì)量比進(jìn)行配比，然后加入固化劑，隨后在APM微型小球表層涂覆預(yù)發(fā)泡環(huán)氧樹(shù)脂，將其傾倒入中空管中，置于常溫下一段時(shí)間，待環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)泡完全并固化，可獲得充填完滿的泡沫鋁復(fù)合填充管。該方法解決了零件成型過(guò)程中由于粘結(jié)劑液化導(dǎo)致的孔隙增大和整體填充不完全。

　　4 APM微型泡沫鋁小球及復(fù)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究

　　4.1APM微型泡沫鋁小球的力學(xué)性能

　　APM微型泡沫鋁小球的壓縮性能符合典型的多孔材料壓縮性能，見(jiàn)圖5，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線包括彈性變形階段，屈服平臺(tái)階段和致密化階段。但是APM微型泡沫鋁的彈性區(qū)不太明顯，屈服強(qiáng)度比較低，而且非常平滑地過(guò)渡到平臺(tái)區(qū)域，隨著載荷隨變形量的增加緩慢上升，到達(dá)致密化階段后，變形量的增加引起載荷顯著上升。

　　VESENJAK M等使用紅外熱成像儀采集大量壓縮數(shù)據(jù)，研究APM微型泡沫鋁內(nèi)塑性屈服的傳播規(guī)律，發(fā)現(xiàn)塑性屈服起源于APM微型泡沫鋁和壓頭之間的接觸區(qū)域，并且在朝向微型泡沫鋁下部的45゜角的剪切帶中傳播。SULONG M A等利用計(jì)算機(jī)斷層掃描成像和有限元結(jié)合研究?5mm和?10mm APM微型泡沫鋁小球的變形機(jī)制，模擬結(jié)果顯示，塑性變形不是均勻發(fā)生在整個(gè)小球內(nèi)，而是集中在接觸區(qū)域附近的相對(duì)較小的體積中，而且變形不限于球形單元的表面，也在單元內(nèi)部泡沫結(jié)構(gòu)中。塑性變形從壓頭和球體的接觸區(qū)域以45゜剪切錐體內(nèi)向小球內(nèi)部傳播。通過(guò)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)變形分析，45゜剪切錐內(nèi)的薄壁結(jié)構(gòu)和細(xì)桿等薄弱結(jié)構(gòu)可承受較高的塑性變形。?10 mm APM微型泡沫鋁的結(jié)構(gòu)剛度是?5 mm單元的3.3倍，表明較大的泡沫鋁小球可以承受較高的載荷。而且沒(méi)有去除外表面包裹層的結(jié)構(gòu)剛度是去除APM微型泡沫鋁外表面鋁包裹層的單元的1.4 倍，說(shuō)明泡沫小球的表面有助于顯著提高APM微型泡沫鋁小球的力學(xué)性能。LEHMHUS D等研究在準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓縮載荷下改變粘合劑（環(huán)氧基粘合劑和聚酰胺）和密度對(duì)APM泡沫鋁力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，環(huán)氧粘合的APM微型泡沫鋁小球的動(dòng)態(tài)初始強(qiáng)度略高于準(zhǔn)靜態(tài)初始強(qiáng)度，而聚酰胺粘合的APM微型泡沫鋁小球的動(dòng)態(tài)初始強(qiáng)度較高于準(zhǔn)靜態(tài)初始強(qiáng)度。研究還發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是準(zhǔn)靜態(tài)還是靜態(tài)，APM微型泡沫鋁壓縮強(qiáng)度與密度的關(guān)系與傳統(tǒng)的PCM泡沫鋁相似，在強(qiáng)度、剛度、能量吸收的力學(xué)性能表現(xiàn)上分散性較小。

　　4.2APM微型泡沫鋁小球復(fù)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究

　　對(duì)APM微型泡沫鋁小球自由填充來(lái)說(shuō)，小球的隨機(jī)排列導(dǎo)致其可在壓力作用下在管中自由移動(dòng)。在壓縮階段開(kāi)始時(shí)，管內(nèi)隨機(jī)排列的小球受壓重新進(jìn)行排列，趨于形成致密化堆積，從而導(dǎo)致球與球之間的空隙減小，進(jìn)一步增大壓力導(dǎo)致某些部位小球局部應(yīng)力集中，從而率先進(jìn)行變形直至壓潰。而自由填充管的壓縮變形行為與傳統(tǒng)泡沫鋁填充管類(lèi)似，最終形貌與傳統(tǒng)填充管基本相同。

　　APM微型泡沫鋁小球膠粘復(fù)合管通過(guò)添加約5%~10%的粘合劑以使泡沫小球彼此連接并與中空管連接，可以極大改變變形行為。環(huán)氧樹(shù)脂粘接APM微型泡沫鋁小球，環(huán)氧樹(shù)脂在管壁的某些點(diǎn)上與APM微型泡沫鋁小球相互連接，而且每個(gè)APM微型泡沫鋁小球由于膠粘作用有固定的位置，重新排列需要克服球與球之間的膠粘作用力。隨著壓縮過(guò)程的進(jìn)行，APM微型泡沫鋁小球的彈性變形和環(huán)氧樹(shù)脂各個(gè)連接處的撕扯達(dá)到極限，應(yīng)力克服管壁和APM小球的摩擦，粘接點(diǎn)發(fā)生剝離，載荷波動(dòng)。

　　與直接粘接相比，APM微型泡沫鋁小球發(fā)泡膠粘復(fù)合管的環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)泡工藝增強(qiáng)了載荷傳遞，由點(diǎn)接觸的應(yīng)力傳遞網(wǎng)絡(luò)變?yōu)槊娼佑|的應(yīng)力傳遞網(wǎng)絡(luò)；也增強(qiáng)了與管壁之間的摩擦效應(yīng)，進(jìn)一步提高了管與芯體的相互作用。由于環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)泡之后，泡沫體將小球與小球之間、小球與管之間填滿，應(yīng)力不再以點(diǎn)接觸的方式傳遞，而以面接觸的方式傳遞，形成應(yīng)力網(wǎng)格，在一定程度上削弱了應(yīng)力集中，載荷波動(dòng)較小，而且提高了載荷水平。

　　不同的填充結(jié)合方式可以改變管件壓縮的變形方式，薄壁空管在變形過(guò)程中表現(xiàn)出明顯的非對(duì)稱(chēng)變形模式，形成的褶皺以菱形為主；環(huán)氧膠粘-APM填充管以混合模式進(jìn)行變形，最終形成的褶皺既有菱形又有六角狀；環(huán)氧發(fā)泡-APM填充管表現(xiàn)出較典型的六角變形模式，形成的皺褶均為六角狀，且后二者褶皺數(shù)目要多于薄壁空管。

　　HOHE J等分別進(jìn)行了關(guān)于梯度APM泡沫材料的試驗(yàn)和數(shù)值模擬。是將梯度APM泡沫夾層板與傳統(tǒng)泡沫夾層板進(jìn)行比較。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)具有中等厚度和較為緩和的密度梯度的APM泡沫體芯，可以提高夾層板的抵抗穿孔性能。BAUMEISTER J等制備APM泡沫鋁小球復(fù)合三明治板在電動(dòng)汽車(chē)電池外殼中的應(yīng)用，通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示在50%的應(yīng)變范圍內(nèi)，三明治板沒(méi)有顯著的應(yīng)變率敏感性，平臺(tái)應(yīng)力隨著APM泡沫鋁密度的增加而增加。而且較高的涂層厚度顯現(xiàn)較高的平臺(tái)應(yīng)力。

　　5 APM泡沫鋁目前存在問(wèn)題及應(yīng)用

　　APM微型泡沫鋁的主要優(yōu)點(diǎn)是可以用作中空部分的填料單元，從而增加零件的剛度和提高沖擊能量吸收的能力。例如，APM微型泡沫鋁單元由于結(jié)構(gòu)重現(xiàn)性高和良好的阻尼特性可填充復(fù)雜形狀的緩沖器和吸振器，并能降低加工難度。而且APM微型泡沫鋁與傳統(tǒng)泡沫鋁性能相差無(wú)幾，故可替代傳統(tǒng)泡沫鋁充填復(fù)雜大型零件，大大降低生產(chǎn)大型泡沫鋁時(shí)的困難。美國(guó)及歐洲國(guó)家對(duì)5 mm三明治結(jié)構(gòu)的APM泡沫鋁板材進(jìn)行了分析，密度為0.94 g/cm3，是鋁密度的1/3;其抗彎剛度是3.54×108 N/mm2，而3.3 mm厚鋁板的抗彎剛度是2.1×108 N/mm2；而且其熱傳導(dǎo)系數(shù)測(cè)量值為0.4 W/（m·K），僅為固體鋁（220 W/（m·K））導(dǎo)熱系數(shù)的1/500，能有效防止火災(zāi)的發(fā)生。

　　APM微型泡沫鋁小球呈現(xiàn)橢圓球形狀，表面不是完全均勻的，最大的直徑差異可達(dá)到20%，而且APM微型泡沫鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)中能觀察到3種類(lèi)型的孔隙率：①APM微型泡沫鋁小球的內(nèi)部孔隙；②在APM泡沫單元之間的外部孔隙，孔隙的大小隨不同的APM泡沫單元的大小而不同；③整體孔隙率。這在標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)中存在一定挑戰(zhàn)。APM微型泡沫鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)中的粘結(jié)劑，因其使用溫度的限制，在一些溫度變化較大的場(chǎng)合無(wú)法使用，而且粘結(jié)劑的老化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于金屬，限制了APM微型泡沫鋁的長(zhǎng)時(shí)間使用，因此還需開(kāi)發(fā)更為優(yōu)異的復(fù)合技術(shù)。

　　6 結(jié)語(yǔ)

　　APM技術(shù)作為PCM技術(shù)的改進(jìn)，具有工藝更簡(jiǎn)單、成本更低的優(yōu)勢(shì)。其關(guān)鍵技術(shù)為將泡沫金屬的膨脹步驟和零件成型步驟分離。APM微型泡沫鋁作為泡沫鋁的一種結(jié)構(gòu)衍生物，克服了發(fā)泡過(guò)程中由排液引起的泡體不穩(wěn)定及孔結(jié)構(gòu)的不均勻，可以獲得幾何特征近乎一致的單元體，而性能與傳統(tǒng)泡沫鋁相差無(wú)幾。利用微型泡沫鋁單元能夠輕易實(shí)現(xiàn)中空部件的填充，獲得良好的充型，解決傳統(tǒng)填充方法結(jié)合過(guò)程中的技術(shù)困難。

　　另外，APM微型泡沫鋁制備和復(fù)合結(jié)構(gòu)制備的過(guò)程分離，生產(chǎn)過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，也可實(shí)現(xiàn)跨時(shí)空跨地域生產(chǎn)，大大降低工藝條件，提高零件生產(chǎn)的靈活性，因此可提高零件制備效率，促進(jìn)金屬泡沫零件價(jià)格顯著降低。也可以根據(jù)工程設(shè)計(jì)量身定制的APM微型泡沫鋁小球組合方式，滿足不同工況條件使用。