泡沫鋁是一種在金屬鋁基體中分布有無數(shù)氣泡的多孔質(zhì)材料。目前，日本與德國(guó)在研究、生產(chǎn)和應(yīng)用泡沫鋁與其他金屬泡沫方面居世界領(lǐng)先地位。我國(guó)對(duì)泡沫鋁材的研究始于1980s后期，已取得了一系列的研究成果，但尚未取得突破性的成就，仍然處于起步階段，未形成生產(chǎn)力。

性能表現(xiàn)

泡沫鋁的性能主要取決于分布在三維骨架間的孔隙特征,即氣孔的形態(tài)和分布,包括孔的類型（通孔或閉孔）、孔的形狀、孔的分布、孔的結(jié)構(gòu)（孔徑、孔隙率、比重等）。

1物理性能

泡沫鋁最明顯的特點(diǎn)就是重量輕、密度低,隨孔的變化而變化,比重僅為同體積鋁的0.1—0.6倍，但其牢固度卻比泡沫塑料高達(dá)4倍以上。泡沫鋁材料的導(dǎo)電性要比實(shí)心鋁材料小得多,相反電阻率就大得多,是電的不良導(dǎo)體。泡沫鋁的導(dǎo)熱性能比實(shí)心鋁小得多,約為實(shí)心鋁的0.1—0.2倍。另外,泡沫鋁還具有剛性大、不易燃、不易氧化、不易產(chǎn)生老化、耐候性好、回收再生性好等特點(diǎn)。

對(duì)于承受彎曲負(fù)載的裝置,所用材料應(yīng)具有較高的比強(qiáng)度,通過對(duì)泡沫鋁和幾種常見結(jié)構(gòu)材料（鋁、鋼）的比強(qiáng)度值（泡沫鋁：鋁：鋼=5:2.5:1）比較,可知泡沫鋁具有高比強(qiáng)度的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)研究表明,適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢蕴岣咂浔葟?qiáng)度。因此,泡沫鋁可用于承受較大的彎曲負(fù)載裝置中。

2力學(xué)性能

同其他多孔材料一樣,泡沫鋁的彈性模量、剪切模量、彈性極限等均隨孔隙率的增大而呈指數(shù)函數(shù)下降。

(1)抗拉強(qiáng)度泡沫鋁的抗拉強(qiáng)度很低,幾乎無延伸率,表現(xiàn)為半脆性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)孔徑大小對(duì)其拉伸性能有一定的影響。相對(duì)密度相同時(shí),孔徑小的拉伸強(qiáng)度比孔徑大的高。

(2)抗壓強(qiáng)度泡沫鋁的抗拉強(qiáng)度雖然很低,但它的抗壓強(qiáng)度卻較高。泡沫鋁壓縮應(yīng)力一應(yīng)變曲線可以分3個(gè)區(qū)域：線彈性區(qū)、屈服平臺(tái)區(qū)、致密化區(qū)。孔徑不同的泡沫鋁的壓縮應(yīng)力一應(yīng)變曲線形狀基本相似,不同主要表現(xiàn)在塑性平臺(tái)的高度上,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),孔徑大小與塑性平臺(tái)的高度并不是某種簡(jiǎn)單的線性關(guān)系,而是在某一孔徑下塑性平臺(tái)最高。由泡沫鋁的抗壓強(qiáng)度與其密度及壓縮率之間的關(guān)系圖可知,密度增加,抗壓強(qiáng)度增加。

3吸能特性

多孔結(jié)構(gòu)材料可用作能量吸收材料。單位質(zhì)量小、能量吸收能力大的材料就具有較大的作用。泡沫鋁單位質(zhì)量小、強(qiáng)度較高,因此泡沫鋁具有很高的能量吸收能力。泡沫鋁在壓縮過程中,有高而寬的應(yīng)力平臺(tái),可以在基本恒定的應(yīng)力下通過應(yīng)變來吸收能量。吸能能力由應(yīng)力應(yīng)變曲線下方的面積來求,因此屈服平臺(tái)高而寬時(shí),吸能能力越大。孔徑大小對(duì)屈服平臺(tái)的高度有一定的影響,所以可以找到一個(gè)合適的孔徑,使屈服平臺(tái)較高來提高其吸能能力。另外,其吸能能力隨孔隙率呈非單調(diào)變化,在某一孔隙率下具有最大的吸能能力。

4阻尼性能

材料的阻尼性能是指材料由于內(nèi)部的原因,將機(jī)械振動(dòng)能不可逆地轉(zhuǎn)化為熱能的本領(lǐng)。利用材料的這種本領(lǐng),可減小所不希望的噪聲和振動(dòng)。根據(jù)Zener的經(jīng)典理論,提高金屬材料阻尼性能的重要途徑之一,就是設(shè)法使缺陷之間的交互作用達(dá)到最大,以獲得最大的線性阻尼,或?qū)⒘W(xué)放大機(jī)制引人材料,以獲得較高的非線性阻尼。多孔材料顯然符合高阻尼材料的組織特征,而且實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明孔洞的存在,可在某些非金屬或金屬材料的阻尼響應(yīng)中發(fā)揮重要作用。

泡沫鋁作為一種宏觀多孔材料,由金屬骨架和孔隙組成,組織極不均勻,應(yīng)變強(qiáng)烈滯后于應(yīng)力,壓縮應(yīng)力一應(yīng)變曲線中包含一個(gè)很長(zhǎng)的平穩(wěn)段,因而它是一種具有高能量吸收特征的輕質(zhì)高阻尼材料,在消聲減震等領(lǐng)域有著可觀的應(yīng)用前景。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：

（1）孔徑一定時(shí),泡沫鋁的內(nèi)耗隨孔隙率的增大而增大；

（2）孔隙率一定時(shí),泡沫鋁的內(nèi)耗隨孔徑的減小而增大；

（3）泡沫鋁的內(nèi)耗與應(yīng)變振幅密切相關(guān),隨振幅的增大而增大；

（4）泡沫鋁的內(nèi)耗在低頻范圍內(nèi)與頻率的變化無顯著關(guān)系。

在低阻尼的鋁中加人大量孔洞以后,可以顯著提高其阻尼本領(lǐng)。是由孔洞本身彈性模量近乎為零的軟質(zhì)性以及孔洞與基體之間形成的大量界面引起的。另外泡沫鋁內(nèi)部還存在其他大量微觀和宏觀的缺陷,泡沫鋁的阻尼機(jī)制是其缺陷的綜合效應(yīng),缺陷阻尼是其主要的阻尼機(jī)制。

5吸聲性能

泡沫鋁材料尤其是通孔泡沫鋁,當(dāng)聲音透過泡沫鋁時(shí),由于聲波也是一種振動(dòng),可以在材料內(nèi)部發(fā)生散射、干涉和漫反射,將聲音吸收在其氣孔中,使內(nèi)部骨架振動(dòng),聲能部分轉(zhuǎn)化為熱能并且通過熱傳遞消耗掉,起到了吸聲的作用,因此,泡沫鋁具有良好的聲音吸收能力。吸聲性能用吸聲系數(shù)來衡量,吸聲系數(shù)越大則吸聲性能越好,泡沫鋁的吸聲性能主要取決于孔隙特征,通孔吸聲性能較好。孔越細(xì)小,吸聲性能越好。