树脂-泡沫铝复合材料制备及性能研究（三十五）

3 .6本章小结

本章进行了Al Foam及PU-PUR/Al Foam复合材料的落锤冲击试验、压缩试验和简支梁冲击试验，并通过分析多项数据得到在不同载荷下综合强度最高的PU-PUR/Al Foam复合材料类型。

(1)制备并进行了Al Foam及PU-PUR/Al Foam复合材料的落锤冲击试验。

①对Al Foam落锤冲击试验结果进行了分析。从破坏形貌可知，在50J的冲击能量下，Al Foam板的变形程度、中心空洞和背凸现象相较于30J和40J更加严重，Al Foam板的击穿能量为50J。从载荷-时间曲线，载荷-位移曲线，能量-时间曲线得到Al Foam在落锤冲击时响应速度快且吸能比极高，证明Al Foam是抗落锤冲击性能极好的材料。

②对PU-PUR/Al Foam复合材料落锤冲击试验结果进行了分析。从破坏形貌可知，M4/Al Foam和M5/Al Foam两种复合材料在受到50J的落锤冲击能量后的变形程度和背凸更小，但聚脲树脂的脆性断裂现象造成M5/Al Foam背面的裂缝数目更多而延伸范围广，可以从泡沫铝孔洞中间延伸，导致M5/Al Foam在受到冲击荷载作用时更容易脆断失效。而M4/Al Foam其树脂中的30%聚氨酯增强了树脂韧性，受到冲击后裂缝延伸受阻，增强了M4/Al Foam的抗冲击能力。从载荷-时间曲线，载荷-位移曲线，能量-时间曲线分析得到M4/Al Foam和M5/Al Foam冲击响应速度很快，分别在1.92ms、1.86ms内就能分别达到峰值载荷8196N、8668N与峰值能量48.518J、48.476J，且其冲击持续时间为7.53ms、7.37ms，总位移较低为6.93mm、6.25mm，吸能比较高均为93.71%，可知两种复合材料上述性能的数值都很接近。综合上述分析得到M4/Al Foam是抵抗落锤冲击载荷性能最佳的PU-PUR/Al Foam复合材料。

(2)制备并进行了Al Foam及PU-PUR/Al Foam复合材料的压缩试验，对测试结果进行了分析。在压缩应力-应变曲线上Al Foam和PU-PUR/Al Foam复合材料都出现线 弹性阶段、屈服阶段和压实阶段，PU-PUR/Al Foam复合材料中随着聚脲占共混树脂成分的增大而表现出更明显的塑性特征且平台段长度也逐渐降低。M1/Al Foam和M5/Al Foam复合材料可承担的应变分别比对应的PU和PUR树脂浇铸体高0.27和0.08，说明泡沫铝骨架的存在改善了两种树脂在压缩应变较大时的扭曲变形和脆断失效问题。PU-PUR/Al Foam复合材料的压缩弹性模量、压缩强度和压缩比吸能则随着树脂中聚脲含量的增加而增大，且都高于对应的树脂浇铸体。M5/Al Foam的压缩弹性模量和强度为851.95 MPa和107.32MPa，压缩比吸能为26925.15mJ/g，均高于其他类型的复合材料。综合分析得到M5/Al Foam是抵抗压缩载荷时性能最佳的复合材料。

(3)制备并进行了Al Foam及 PU-PUR/Al  Foam复合材料的简支梁冲击试验，对测试结果进行了分析。得到PU-PUR/Al Foam复合材料在树脂中聚脲含量达50%以上时冲击韧性增加显著，M4/Al Foam和 M5/Al Foam的冲击韧性最高且数值接近，分别为46.15kJ/m²和44.98 kJ/m²，说 明M4/Al Foam和M5/Al Foam均为抵抗简支梁冲击荷载时性能最佳的复合材料。