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樹(shù)脂-泡沫鋁復(fù)合材料制備及性能研究（三十五）

3 .6本章小結(jié)

本章進(jìn)行了Al Foam及PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料的落錘沖擊試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)和簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)，并通過(guò)分析多項(xiàng)數(shù)據(jù)得到在不同載荷下綜合強(qiáng)度最高的PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料類(lèi)型。

(1)制備并進(jìn)行了Al Foam及PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料的落錘沖擊試驗(yàn)。

①對(duì)Al Foam落錘沖擊試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。從破壞形貌可知，在50J的沖擊能量下，Al Foam板的變形程度、中心空洞和背凸現(xiàn)象相較于30J和40J更加嚴(yán)重，Al Foam板的擊穿能量為50J。從載荷-時(shí)間曲線(xiàn)，載荷-位移曲線(xiàn)，能量-時(shí)間曲線(xiàn)得到Al Foam在落錘沖擊時(shí)響應(yīng)速度快且吸能比極高，證明Al Foam是抗落錘沖擊性能極好的材料。

②對(duì)PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料落錘沖擊試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。從破壞形貌可知，M4/Al Foam和M5/Al Foam兩種復(fù)合材料在受到50J的落錘沖擊能量后的變形程度和背凸更小，但聚脲樹(shù)脂的脆性斷裂現(xiàn)象造成M5/Al Foam背面的裂縫數(shù)目更多而延伸范圍廣，可以從泡沫鋁孔洞中間延伸，導(dǎo)致M5/Al Foam在受到?jīng)_擊荷載作用時(shí)更容易脆斷失效。而M4/Al Foam其樹(shù)脂中的30%聚氨酯增強(qiáng)了樹(shù)脂韌性，受到?jīng)_擊后裂縫延伸受阻，增強(qiáng)了M4/Al Foam的抗沖擊能力。從載荷-時(shí)間曲線(xiàn)，載荷-位移曲線(xiàn)，能量-時(shí)間曲線(xiàn)分析得到M4/Al Foam和M5/Al Foam沖擊響應(yīng)速度很快，分別在1.92ms、1.86ms內(nèi)就能分別達(dá)到峰值載荷8196N、8668N與峰值能量48.518J、48.476J，且其沖擊持續(xù)時(shí)間為7.53ms、7.37ms，總位移較低為6.93mm、6.25mm，吸能比較高均為93.71%，可知兩種復(fù)合材料上述性能的數(shù)值都很接近。綜合上述分析得到M4/Al Foam是抵抗落錘沖擊載荷性能最佳的PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料。

(2)制備并進(jìn)行了Al Foam及PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料的壓縮試驗(yàn)，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析。在壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)上Al Foam和PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料都出現(xiàn)線(xiàn) 彈性階段、屈服階段和壓實(shí)階段，PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料中隨著聚脲占共混樹(shù)脂成分的增大而表現(xiàn)出更明顯的塑性特征且平臺(tái)段長(zhǎng)度也逐漸降低。M1/Al Foam和M5/Al Foam復(fù)合材料可承擔(dān)的應(yīng)變分別比對(duì)應(yīng)的PU和PUR樹(shù)脂澆鑄體高0.27和0.08，說(shuō)明泡沫鋁骨架的存在改善了兩種樹(shù)脂在壓縮應(yīng)變較大時(shí)的扭曲變形和脆斷失效問(wèn)題。PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料的壓縮彈性模量、壓縮強(qiáng)度和壓縮比吸能則隨著樹(shù)脂中聚脲含量的增加而增大，且都高于對(duì)應(yīng)的樹(shù)脂澆鑄體。M5/Al Foam的壓縮彈性模量和強(qiáng)度為851.95 MPa和107.32MPa，壓縮比吸能為26925.15mJ/g，均高于其他類(lèi)型的復(fù)合材料。綜合分析得到M5/Al Foam是抵抗壓縮載荷時(shí)性能最佳的復(fù)合材料。

(3)制備并進(jìn)行了Al Foam及 PU-PUR/Al  Foam復(fù)合材料的簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析。得到PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料在樹(shù)脂中聚脲含量達(dá)50%以上時(shí)沖擊韌性增加顯著，M4/Al Foam和 M5/Al Foam的沖擊韌性最高且數(shù)值接近，分別為46.15kJ/m2和44.98 kJ/m2，說(shuō) 明M4/Al Foam和M5/Al Foam均為抵抗簡(jiǎn)支梁沖擊荷載時(shí)性能最佳的復(fù)合材料。