Aplicació de material d'entrepans d'alumini d'escuma a prova d'explosió d'edificis{0}}

L'escuma d'alumini té moltes aplicacions als edificis, i els materials a prova d'explosió{0}}de construcció són un dels seus usos importants. Per exemple, la capa a prova d'explosió de composició d'escuma d'alumini de placa d'acer-pode protegir la columna de l'estructura del marc de l'edifici, el panell sandvitx d'alumini d'escuma i placa d'acer es pot utilitzar com a porta protectora de l'edifici i el La biga sandvitx d'alumini d'escuma es pot utilitzar per protegir l'edifici d'enginyeria, etc. Com que l'escuma d'alumini és un nou tipus de material funcional, el temps de desenvolupament no és llarg, però la seva excel·lent absorció d'energia i resistència a l'impacte determinen que tindrà un ús més gran en edifici a prova d'explosió-.

1. Tecnologia de preparació de material sandvitx d'escuma d'alumini

Tot i que l'escuma d'alumini té molts avantatges, la seva baixa resistència limita la seva aplicació. El material sandvitx d'alumini escumat és un compost de material de nucli d'alumini escumat i materials de panells d'alta -resistencia, com ara plaques d'acer i plaques d'alumini, de manera que les dues es poden complementar en estructura i funció. L'escuma d'alumini que s'utilitza en la construcció a prova d'explosió-és principalment aquest material. Hi ha molts mètodes de preparació per a materials sandvitx d'alumini escumat i hi ha dues categories principals: una és connectar l'escuma d'alumini prefabricada al material del panell, com ara encolat i soldadura; l'altre és connectar el material del panell a la base d'alumini. La pols escumada es fa una preforma, després s'escalfa i s'escuma, i després de refredar-se, s'obté el panell sandvitx d'alumini escumat. A més d'aquests dos tipus, s'estan explorant altres mètodes.

1.1 Mètode de connexió

El mètode d'enganxament és enganxar l'alumini escumat i el panell juntament amb l'adhesiu, que pertany al mètode de connexió física, el procés és senzill i la precisió del producte també és alta. Tanmateix, el procés de neteja de l'escuma d'alumini i la superfície del panell abans d'enganxar és complicat, la resistència a les altes temperatures i la resistència a la corrosió de l'adhesiu són pobres, i la força d'unió també és relativament baixa. Aquestes mancances limiten el desenvolupament d'aquest mètode. En comparació amb el mètode d'unió, la força d'unió del mètode de soldadura s'ha millorat eficaçment. Actualment, hi ha més investigacions sobre el mètode de soldadura forta i el mètode de soldadura làser.

El mètode de soldadura és el mètode de soldadura del material sandvitx d'alumini escumat que s'ha investigat més en l'actualitat. La clau d'aquest mètode rau en la selecció de la soldadura i l'eliminació de la pel·lícula d'òxid a la superfície de l'alumini escumat. A causa de la diferència de potencial de l'elèctrode entre la soldadura basada en Sn-i el material base d'alumini escumat, la corrosió electroquímica és propensa a produir-se a la junta soldada, i la junta té poca resistència a la calor i poca resistència. Wang Hui et al. utilitzar protecció de nitrogen per millorar la resistència de les juntes soldades. Els resultats de la investigació mostren que la interfície no forma una capa de pel·lícula contínua, sinó que està formada per interseccions de contacte de costelles-porus-extrems. Yu Chongchong et al. va utilitzar un aliatge Zn-Al{-Cu com a soldadura. Com que la soldadura té una determinada funció d'eliminació de pel·lícules-, no és necessari utilitzar flux durant la soldadura, cosa que pot evitar el problema de corrosió causat per l'ús de flux; s'utilitza el raspat mecànic. Netegeu 1 untat; aplicar vibració ultrasònica durant la soldadura per fer que la soldadura flueixi i omplir els porus de manera uniforme; finalment, s'obté un panell sandvitx en el qual es combinen metal·lúrgicament la soldadura i la placa d'alumini, la soldadura i l'alumini espumat. Chen Nannan et al. va utilitzar la làmina de coure-full d'alumini-capa composta de làmina de coure com a capa intermèdia, la qual cosa feia que la resistència de la junta fos superior a la del metall base, i s'optimitzà paràmetres com la temperatura de soldadura i el temps de retenció. Song Yufeng et al. va utilitzar un aliatge basat en Al-Si- com a material de soldadura i una placa d'alumini pur com a placa frontal, i va obtenir un panell sandvitx d'alumini escumat mitjançant el mètode de soldadura. Els efectes de la temperatura de soldadura, el temps i el procés de recuit sobre el rendiment del panell sandvitx es van investigar mitjançant una prova ortogonal. Els paràmetres òptims del procés s'obtenen de la següent manera: la temperatura de soldadura és de 640 graus, el temps és de 15 min i el recuit d'alleujament de tensió a 400 graus és de 30 min; L'estabilitat del panell sandvitx preparat pel mètode a alta temperatura és millor que la del mètode adhesiu.

La soldadura làser és un mètode d'irradiació d'un raig làser d'alta-intensitat i alta-energia a la superfície metàl·lica per fondre-la i connectar-la. Els avantatges d'aquest mètode són que la deformació de la peça després de la soldadura és petita, l'eficiència de producció és alta i es pot realitzar una producció contínua. Zhang Di et al. va afegir un aliatge d'alumini 6061 entre l'escuma d'alumini i el panell amb una porositat del 70 per cent, va fondre l'aliatge d'alumini 6061 amb la calor del raig làser i va penetrar als forats de l'escuma d'alumini, per tal d'aconseguir una millor soldadura i resistència a la tracció de la junta soldada. És de 2,97 MPa, que s'aproxima a la força de l'alumini escumat. Tanmateix, durant la soldadura làser, l'absorció d'energia làser pel material de base d'escuma d'alumini està limitada a causa del reflex de les parets cel·lulars dels porus a l'escuma d'alumini i la limitació de l'espai dels porus. Sota l'acció d'una font de calor a -alta temperatura, els porus dins de l'escuma d'alumini poden col·lapsar-se a causa de la fusió endotèrmica, formant així una àmplia àrea de soldadura amb una estructura densa. La soldadura per làser encara es troba a les primeres fases d'exploració i encara queda molt camí per recórrer abans de la producció industrial. anar.

1.2 Mètode d'escuma

Liang Xiaojun et al. pols d'aliatge d'alumini barrejat amb agent espumant TiH2, i després ferro premsat, panells de titani i pols en un motlle, primer es va fer una preforma espumable i després s'escalfava a una determinada temperatura per descompondre TiH2 en hidrogen, de manera que l'escuma de Melt produeix panells sandvitx units metal·lúrgicament. . Com que aquest mètode requereix premsar en un motlle, la mida del producte acabat és limitada. Zhang Min et al. va col·locar la pols d'aliatge d'alumini barrejat amb l'agent d'escuma entre els panells, i després va fer la preforma pel mètode compost de laminació, evitant així la limitació de la mida del motlle, i després la va col·locar en un forn de resistència per escalfar-se i fer escuma. Els passos del procés són senzills i la producció contínua és més fàcil. El principal problema del mètode de laminació composta és que la preforma és propensa a la pèrdua de pols durant el procés de laminació, donant lloc a un baix rendiment i un baix gruix i precisió de la placa. Per tal de millorar la qualitat de la preforma, Song Binna et al. va utilitzar el mètode d'enrotllament d'embolcall per fer la preforma i va posar la pols d'aliatge d'alumini per ser espumada en un tub d'alumini, segellada i enrotllada, i després escumada. Aquest mètode resol els problemes de pèrdua de pols i esquerdes de vora a la vora de la preforma, i produeix un panell sandvitx amb una bona unió d'interfície; Song Binna et al. va estudiar l'efecte de la relació de reducció sobre la preforma i l'estructura del panell sandvitx. La investigació mostra que quan la taxa de reducció és del 70 per cent, la superfície de la preforma és plana i completa, la pols és uniforme i densa i la qualitat del panell sandvitx final també és la millor. Liu Jia et al. va estudiar més l'efecte dels paràmetres d'escuma sobre el comportament evolutiu de les cèl·lules a la capa central del panell sandvitx en el procés de preparació del rodatge de la funda. Totes les investigacions anteriors es basen en la investigació de pols d'aliatge d'alumini, mentre que Wang Yaoqi et al. va utilitzar placa d'alumini com a matriu d'escuma i va utilitzar el mètode d'apilament acumulat per preparar la preforma d'escuma. El mètode específic és repartir uniformement l'agent espumant en pols TiH2 entre les quatre capes de plaques d'alumini i, a continuació, superposar i enrotllar les plaques d'alumini a 350 graus durant 2 passades per fer una preforma d'alumini escumat, i després panell d'aliatge de titani TC4 o 1Cr18Ni9Ti. Els panells d'acer inoxidable s'apilen a ambdós costats de la preforma d'alumini escumada, i després s'enrotllen i laminen a 450 graus C per obtenir un panell sandvitx, i després s'escuma en un forn de resistència per obtenir un panell sandvitx d'alumini escumat.

1.3 Altres mètodes Zhang Taikang et al. es van utilitzar esferes buides d'Al2O3 amb alta resistència i baixa densitat com a agent de formació de porus-insolubles, aliatge d'alumini 6063 com a matriu d'alumini escumat i placa d'aliatge d'alumini com a material superficial de la placa composta, preparada per fosa de filtració per gravetat inversa mètode Panell sandvitx d'alumini d'escuma. Els resultats mostren que el material del nucli i el panell d'aliatge d'alumini aconsegueixen una bona unió metal·lúrgica.

2. Aplicació d'un panell sandvitx d'alumini d'escuma en edificis a prova d'explosió-

El panell sandvitx d'alumini escumat pot absorbir energia mitjançant la deformació plàstica sota una explosió o una forta càrrega d'impacte. En comparació amb les plaques d'una-capa, té una força quasi-estàtica més alta i un rendiment anti-explosió més alt. En els darrers anys, a causa de l'augment d'explosions i atacs terroristes, els panells sandvitx d'escuma d'alumini han atret gradualment l'atenció de la comunitat acadèmica com a material a prova d'explosió-de l'edifici. , el seu rendiment anti-detonació també s'ha convertit en un punt d'investigació.

2.1 Investigació d'aplicacions en edificis a prova d'explosió-

Shi Shaoqing i altres creuen que l'estructura composta de múltiples-capes d'escuma d'acer i alumini té un millor efecte a prova d'explosió-que l'escuma d'alumini individual, i es pot aplicar al disseny a prova d'explosió- d'edificis militars. Kang Jiangong et al. va utilitzar el mateix material de nucli d'alumini d'escuma per comparar els efectes dels panells d'alumini pur industrial i els panells d'acer inoxidable 304 sobre el rendiment anti-explosió de les bigues sandvitx d'alumini d'escuma mitjançant simulació numèrica. Els resultats mostren que la biga sandvitx d'alumini d'escuma feta de panells d'alumini pur industrial té un millor rendiment a prova d'explosió-sobre l'impacte d'una explosió. Sobre aquesta base, Sui Shunbin et al. va investigar el rendiment anti-explosió de les bigues sandvitx d'escuma d'alumini fetes de plaques d'acer HRB335. En comparació amb les plaques d'alumini pur i les plaques d'acer inoxidable 304, el desplaçament de la -carrera mitjana i la tensió de compressió del material del nucli són els tres. el més petit. Fu Xueran i altres van estudiar el rendiment antidetonament de la tela de fibra de carboni i la capa protectora d'alumini d'escuma molt utilitzada en la protecció d'edificis. Els resultats mostren que l'efecte-a prova d'explosió de la capa protectora d'alumini escumat és molt superior al de la tela de fibra de carboni, i el material d'alumini escumat s'hauria de preferir en el disseny-a prova d'explosió. Segons l'efecte anti-explosió del panell sandvitx d'escuma d'alumini, Zhang Dongxin va proposar omplir el centre de la placa d'acer exterior amb escuma d'alumini abans i després de la porta per fer un nou tipus de porta protectora i va utilitzar ANSYS /LS-DYNA per verificar l'efecte a prova d'explosió-de la porta protectora.

Els resultats mostren que el nou tipus de porta protectora té un bon rendiment d'atenuació de l'ona de xoc i pot tenir un paper protector.

2.2 Problemes d'aplicació

El panell sandvitx d'alumini d'escuma té una excel·lent funció a prova d'explosió-, però encara s'utilitza menys en edificis a prova d'explosió-. Els motius principals són els dos aspectes següents: en primer lloc, el material actual del panell sandvitx d'escuma d'alumini encara està en fase d'investigació i no hi ha un mètode de producció industrial més econòmic. El cost de producció de l'escuma d'alumini en si és relativament elevat, i el panell sandvitx ha d'augmentar el cost en funció de la seva base, cosa que limita l'àmbit d'aplicació del panell sandvitx; a més, el mecanisme a prova d'explosió del panell sandvitx d'alumini d'escuma no està del tot clar. No s'ha establert la relació quantitativa entre la microestructura del material de la placa i la morfologia macroscòpica, i la resposta de la placa sandvitx sota càrrega dinàmica encara no està clara. Tenint en compte els motius anteriors, l'aplicació dels panells sandvitx a la pràctica de l'enginyeria a prova d'explosió-de construcció encara té un llarg camí per recórrer.

3. Resum i perspectives

(1) Els mètodes de connexió habituals basats en productes d'alumini escumat inclouen encolat i soldadura. El mètode d'enllaç té un procés senzill, però té poca força d'unió i resistència a altes temperatures; el mètode de soldadura pot realitzar la combinació metal·lúrgica de l'alumini escumat i el panell, i millorar eficaçment la força de la interfície i la resistència a les altes temperatures. Entre ells, el problema clau del mètode de soldadura és la selecció del material de soldadura i el mètode d'eliminació de la pel·lícula d'òxid a la superfície de l'alumini escumat. Actualment, s'han dut a terme moltes investigacions domèstiques en aquest àmbit. La soldadura làser també s'ha estudiat a França, però encara es troba en fase exploratòria.

(2) El mètode d'escuma és un mètode de preparació en què el panell i el material escumat es converteixen en preformes i després se sotmeten a un tractament d'escuma; basat en l'aliatge d'alumini i en pols d'agent d'escuma, s'anomena mètode compost de laminació i, a continuació, es realitza el tractament d'escuma. Sobre la base del mètode de la metal·lúrgia de pols d'embolcall de laminació, el mètode de laminació acumulat es basa en plaques d'alumini; a més, alguns estudiosos utilitzen el mètode de colada per filtració per preparar panells sandvitx. Amb l'-estudi en profunditat de diversos mètodes de preparació, apareixeran mètodes adequats per a la producció industrial a gran-escala.

(3) El panell sandvitx d'alumini escumat és un material potencial a prova d'explosió-de l'edifici, que es pot utilitzar per protegir peces clau com ara columnes de suport, bigues i portes dels edificis. A causa de l'elevat cost de producció dels materials de panells sandvitx d'escuma d'alumini i el mecanisme a prova d'explosió-que s'ha d'estudiar, l'aplicació actual dels panells sandvitx a prova d'explosió-de edificis encara es troba en fase d'investigació. En el futur, amb el desenvolupament de la tecnologia de preparació de panells sandvitx d'alumini escumat i la-investigació en profunditat sobre el mecanisme a prova d'explosió-, tindrà àmplies perspectives en l'aplicació de l'explosió d'edificis{{ 6}}prova.