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開孔泡沫鋁制備及其性能研究（五）

泡沫金屬的性能特征

力學性能和吸能性能

泡沫金屬作為一種新型的結構功能材料，其最主要的用途之一是作為沖擊防護材料的填充材料，其防護性能在于其能在較低應力水平下吸收沖擊能的特性，而這又與泡沫金屬壓縮過程中獨特的響應特征密切相關。泡沫金屬的應力-應變曲線在單軸壓縮的情況下，表現出三個特征段，即塑性坍塌段、屈服平臺段和致密化段。其中屈服平臺段的起始應力為泡沫材料的屈服強度，由于其強度遠小于致密化基體材料的屈服強度，以及泡沫材料獨特的結構特征，使得泡沫金屬在受到外界沖擊載荷作用時容易產生變形、坍塌或者破裂，在較大的變形范圍內維持較低的應力水平，從而壓縮變形過程中所施加的大量的功轉化為泡沫結構的變形、坍塌、破裂等過程所消耗的各種能量，以致起到吸收外界沖擊能的作用。

吸聲性能

泡沫金屬具備優良吸聲性能，其吸聲機制為當聲波入射到泡沫鋁表面時，會進入連通孔洞內而引起孔隙內介質的振動，由于摩擦以及粘滯阻力的作用，使得部分聲能轉化為熱能消耗掉。此外，孔道中的介質在聲波作用下會引起壓縮伸張形變，由于泡沫金屬骨架優良的導熱性能，可以使在變形過程中介質所產生的溫度變化通過基體的熱傳導，而使得這部分熱量消耗掉。一些研究表明泡沫金屬的吸聲性能與泡沫金屬的孔徑、孔隙率、試樣厚度和入射波的頻率有關。

導電性能

泡沫金屬是由金屬孔棱和大量孔穴組成的，金屬孔棱具備導電能力，而孔穴中由于充滿了不導電的氣體而使得整個泡沫金屬的導電性能較基體金屬的導電性能有所下降。盡管如此，泡沫金屬的導電性仍然可以提供良好的電場、低的接觸電壓和吸收電磁波的能力。除此之外，泡沫金屬還具備高電阻率和介電性能，其電阻率能夠滿足泡沫體封裝、隔離絕緣涂層和鑲嵌鑲板等電元件對于高電阻率的要求，而其優良的介電性能則使得其在需要傳播微波的結構中，能夠保障有低的介電損耗，被應用于雷達導向系統的保護罩中。王強等對孔隙率及孔徑對開孔泡沫鋁導電性的影響做出了研究，結果表明隨著相對密度的增大或是孔隙率的下降，泡沫金屬電導率呈指數關系上升；當孔隙率基本相同的情況下，孔徑變化對導電性能影響不大。J.Kovavik和F.Simancik等對用粉末冶金法制備較低密度的閉孔泡沫鋁導電性進行了研究和分析，建立起其導電性能與相對密度之間的關系，研究結果表明閉孔泡沫鋁的導電性與其相對密度之間的變化規律符合 Monte Carlo網絡模型的指數關系。

其他性能

泡沫金屬還具有電磁屏蔽性能、導熱性能、耐高溫、耐火阻燃以及滲透性等一系列優良性能，被廣泛作為結構材料和功能材料應用于工業的各個領域，使得泡沫金屬受到越來越多的關注。