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樹脂-泡沫鋁復合材料制備及性能研究（三十五）

3 .6本章小結

本章進行了Al Foam及PU-PUR/Al Foam復合材料的落錘沖擊試驗、壓縮試驗和簡支梁沖擊試驗，并通過分析多項數據得到在不同載荷下綜合強度最高的PU-PUR/Al Foam復合材料類型。

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

①對Al Foam落錘沖擊試驗結果進行了分析。從破壞形貌可知，在50J的沖擊能量下，Al Foam板的變形程度、中心空洞和背凸現象相較于30J和40J更加嚴重，Al Foam板的擊穿能量為50J。從載荷-時間曲線，載荷-位移曲線，能量-時間曲線得到Al Foam在落錘沖擊時響應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PU-PUR/Al Foam復合材料落錘沖擊試驗結果進行了分析。從破壞形貌可知，M4/Al Foam和M5/Al Foam兩種復合材料在受到50J的落錘沖擊能量后的變形程度和背凸更小，但聚脲樹脂的脆性斷裂現象造成M5/Al Foam背面的裂縫數目更多而延伸范圍廣，可以從泡沫鋁孔洞中間延伸，導致M5/Al Foam在受到沖擊荷載作用時更容易脆斷失效。而M4/Al Foam其樹脂中的30%聚氨酯增強了樹脂韌性，受到沖擊后裂縫延伸受阻，增強了M4/Al Foam的抗沖擊能力。從載荷-時間曲線，載荷-位移曲線，能量-時間曲線分析得到M4/Al Foam和M5/Al Foam沖擊響應速度很快，分別在1.92ms、1.86ms內就能分別達到峰值載荷8196N、8668N與峰值能量48.518J、48.476J，且其沖擊持續時間為7.53ms、7.37ms，總位移較低為6.93mm、6.25mm，吸能比較高均為93.71%，可知兩種復合材料上述性能的數值都很接近。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復合材料。

(2)制備并進行了Al Foam及PU-PUR/Al Foam復合材料的壓縮試驗，對測試結果進行了分析。在壓縮應力-應變曲線上Al Foam和PU-PUR/Al Foam復合材料都出現線 彈性階段、屈服階段和壓實階段，PU-PUR/Al Foam復合材料中隨著聚脲占共混樹脂成分的增大而表現出更明顯的塑性特征且平臺段長度也逐漸降低。M1/Al Foam和M5/Al Foam復合材料可承擔的應變分別比對應的PU和PUR樹脂澆鑄體高0.27和0.08，說明泡沫鋁骨架的存在改善了兩種樹脂在壓縮應變較大時的扭曲變形和脆斷失效問題。PU-PUR/Al Foam復合材料的壓縮彈性模量、壓縮強度和壓縮比吸能則隨著樹脂中聚脲含量的增加而增大，且都高于對應的樹脂澆鑄體。M5/Al Foam的壓縮彈性模量和強度為851.95 MPa和107.32MPa，壓縮比吸能為26925.15mJ/g，均高于其他類型的復合材料。綜合分析得到M5/Al Foam是抵抗壓縮載荷時性能最佳的復合材料。

(3)制備并進行了Al Foam及 PU-PUR/Al  Foam復合材料的簡支梁沖擊試驗，對測試結果進行了分析。得到PU-PUR/Al Foam復合材料在樹脂中聚脲含量達50%以上時沖擊韌性增加顯著，M4/Al Foam和 M5/Al Foam的沖擊韌性最高且數值接近，分別為46.15kJ/m2和44.98 kJ/m2，說 明M4/Al Foam和M5/Al Foam均為抵抗簡支梁沖擊荷載時性能最佳的復合材料。