蜂窝料

所在地: 河南省 郑州市
发布时间: 2024-05-05
详细信息
蜂窝材料制备

编辑

一种含高温塑料聚苯乙烯的封闭蜂窝材料的新制造方法如下:

通过化学镀的方法在高分子粉末上镀覆一层镍磷合金,并进行高温烧结,得到了含高分子聚合物的金属封闭蜂窝材料。SEM和EDS (能量色散谱)分析表明经热处理后聚合物仍处于封闭空间里。这种材料具有低的弹性模量和高的能量吸收性能、高的衰减系数。

封闭蜂窝材料制造过程如下:

1、在10μm聚苯乙烯上化学镀0.46μm厚的镍。

2、将聚苯乙烯粉末放置在8mm或16mm的小球内,进行90℃衡压200MPa压缩。

3、进行真空8000℃高温烧结1h。

封闭蜂窝材料的抗压应力与压应变的关系如下图所示,应力与应变关系具有良好的线性关系。这对应了高能吸收性能,表明这种材料具有高能吸收特性可以用于冲击能量的吸收。 [1] 

应力与应变关系图

蜂窝材料变形机制

编辑

下图表示出了六边形的蜂窝体,到目前为止这是普遍的一种。共面刚度和强度是低的,因为该平面内的应力使孔壁产生弯曲。而异面刚度和强度则要大得多,因为它们需要孔壁的轴向伸长或压缩。

六边形的蜂窝体

共面变形

下图示出了弹性蜂窝材料(橡胶)、弹塑性蜂窝材料(金属)及弹脆性蜂窝材料(陶瓷)的压缩和拉伸的应力-应变曲线。

它们的形状有着广泛的相似性,但是原因各不相同。在压缩时,开始全都表现出一个线弹性区,后面接着一个应力近乎恒定的平台,后进入一个应力陡然升高区。每个区域都联系着一个变形机制,这些机制可由对模型蜂窝体的加载和照相而得以确认。在开始加载时,孔壁就弯曲,产生线弹性(当然,只要孔壁材料本身是线弹性的)。但当达到临界应力时,孔穴开始坍塌:对于弹性体材料,坍塌由孔壁的弹性屈曲所造成,故它可以恢复;对于具有塑性屈服点的材料,坍塌由弯曲边的大力矩截面处形成塑性铰所造成;而对于脆性材料,则是由孔壁的脆性断裂所造成;当然,后两者是不可恢复的。终,当处于高应变时,孔穴充分坍塌以至相对孔壁发生接触(或它们断裂的片段堆积在一起),且进一步的变形即压缩到孔壁材料本身。这导致了应力-应变曲线的后陡然上升部分,标志着致密化的出现。

压缩和拉伸的应力-应变曲线

蜂窝材料相对密度的加大,增加了孔壁的相对厚度。故而,孔壁的弯曲抗力和孔穴的坍塌抗力均提高,造成较高的模量和坪应力;且孔壁触及较快,这就减小了致密化开始的应变。

拉伸变形可以是不同的。孔壁一开始就出现弯曲,以与压缩时同样的斜率(故亦为同样的模量)发生线弹性变形。但在拉伸时弹性蜂窝材料不会产生屈曲;而是孔壁转向拉伸轴,刚性提高。塑性蜂窝体的表现方式则几乎与其在压缩时的一样:形成塑性铰,在一个近乎常数的“坪”应力作用下,允许大的变形;仅仅是几何上的改变引起差异,这通常是将拉伸曲线推至压缩曲线的位置之上。脆性蜂窝体在拉伸时是猝然破坏的,这时的应力值通常低于真正的抗压强度。对于任何脆性固体,在拉伸时的断裂场都是由主要的缺陷(裂纹、刻痕或损坏的孔壁群等)所控制,这种缺陷的扩展方式可由断裂机制的方法进行计算。增加相对密度具有与压缩时相似的效果:弹性模量、多孔固体结构与性能塑性屈服应力和脆性断裂应力都会相应增大。

异面变形

当沿着孔穴轴向加载时,蜂窝材料的刚性更大得多,强度也更高得多。对于异面剪切加载的蜂窝材料(像夹层镶板中蜂窝体的弯曲加载)同样如此。在这些情况下,初始的线弹性变形包含了孔壁本身巨大的轴向或剪切变形。在压缩过程中,线弹性区域被屈曲(对合成橡胶是弹性的,而对金属或刚性聚合物是塑性的)所截短,终破坏由撕裂或挤压造成。在拉伸过程中,直到撕裂、塑性屈服或断裂为止,蜂窝材料都是弹性的。具有一个相对密度范围的蜂窝材料的应力-应变曲线,形成了如下图所示的一个族谱。 [2] 


联系方式
返回展厅