Penerapan Bahan Busa Aluminium Sandwich dalam Ledakan Bangunan-Bukti

Busa aluminium memiliki banyak aplikasi dalam bangunan, dan bahan tahan ledakan-bangunan adalah salah satu kegunaannya yang penting. Misalnya, lapisan tahan ledakan komposit aluminium busa pelat baja-dapat melindungi kolom struktur rangka bangunan, panel sandwich yang terbuat dari aluminium busa dan pelat baja dapat digunakan sebagai pintu pelindung bangunan, dan balok sandwich aluminium busa dapat digunakan untuk melindungi bangunan teknik, dll. Karena busa aluminium adalah jenis bahan fungsional baru, waktu pengembangannya tidak lama, tetapi penyerapan energinya yang sangat baik dan ketahanan benturan menentukan bahwa ia akan memiliki penggunaan yang lebih besar dalam bangunan tahan ledakan-.

1. Teknologi persiapan bahan sandwich aluminium busa

Meskipun busa aluminium memiliki banyak keunggulan, kekuatannya yang rendah membatasi penerapannya. Bahan sandwich aluminium berbusa adalah komposit dari bahan inti aluminium berbusa dan bahan panel berkekuatan-tinggi, seperti pelat baja dan pelat aluminium, sehingga keduanya dapat saling melengkapi dalam struktur dan fungsi. Aluminium busa yang digunakan dalam pembuatan bangunan-bukti utamanya adalah bahan ini. Ada banyak metode persiapan untuk bahan sandwich aluminium berbusa, dan ada dua kategori utama: pertama adalah menghubungkan busa aluminium pra-fabrikasi ke bahan panel, seperti perekatan dan pengelasan; yang lainnya adalah untuk menghubungkan bahan panel ke dasar aluminium Bubuk berbusa dibuat menjadi bentuk awal, kemudian dipanaskan dan berbusa, dan setelah pendinginan, panel sandwich aluminium berbusa diperoleh. Selain kedua jenis tersebut, ada beberapa metode lain yang sedang dijajaki.

1.1 Metode koneksi

Metode perekatan adalah merekatkan aluminium berbusa dan panel bersama-sama dengan perekat, yang termasuk dalam metode koneksi fisik, prosesnya sederhana, dan presisi produk juga tinggi. Namun, proses pembersihan aluminium berbusa dan permukaan panel sebelum menempelkan rumit, dan ketahanan suhu tinggi dan ketahanan korosi perekat buruk, dan kekuatan ikatan juga relatif rendah. Kekurangan ini membatasi pengembangan metode ini. Dibandingkan dengan metode ikatan, kekuatan ikatan metode pengelasan telah ditingkatkan secara efektif. Saat ini, ada lebih banyak penelitian tentang metode mematri dan metode pengelasan laser.

Metode brazing merupakan metode pengelasan bahan sandwich aluminium berbusa yang banyak diteliti saat ini. Kunci dari metode ini terletak pada pemilihan solder dan penghilangan lapisan oksida pada permukaan aluminium berbusa. Karena perbedaan potensial elektroda antara solder berbasis Sn-dan bahan dasar aluminium berbusa, korosi elektrokimia cenderung terjadi pada sambungan brazing, dan sambungan tersebut memiliki ketahanan panas yang buruk dan kekuatan yang rendah. Wang Hui dkk. menggunakan perlindungan nitrogen untuk meningkatkan kekuatan sambungan brazing. Hasil penelitian menunjukkan bahwa antar muka tidak membentuk lapisan film bersambungan, melainkan tersusun dari perpotongan kontak tepi-pori-ujung. Yu Chongchong dkk. menggunakan paduan Zn-Al-Cu sebagai solder. Karena solder memiliki fungsi pelepasan film-tertentu, tidak perlu menggunakan fluks selama pengelasan, yang dapat menghindari masalah korosi yang disebabkan oleh penggunaan fluks; gesekan mekanis digunakan. Hapus 1 spread; menerapkan getaran ultrasonik selama pengelasan untuk membuat aliran solder dan mengisi pori-pori secara merata; akhirnya, panel sandwich di mana solder dan pelat aluminium, solder dan aluminium berbusa digabungkan secara metalurgi diperoleh. Chen Nannan dkk. menggunakan foil tembaga-lembaran aluminium-lapisan komposit foil tembaga sebagai lapisan perantara, yang membuat kekuatan sambungan lebih tinggi daripada logam dasar, dan parameter yang dioptimalkan seperti suhu pengelasan dan waktu penahanan. Song Yufeng dkk. menggunakan paduan berbasis Al-Si-sebagai bahan brazing dan pelat aluminium murni sebagai pelat muka, dan diperoleh panel sandwich aluminium berbusa dengan metode brazing. Pengaruh suhu pengelasan, waktu dan proses annealing terhadap kinerja panel sandwich diselidiki dengan uji ortogonal. Parameter proses yang optimal diperoleh sebagai berikut: suhu pengelasan 640 derajat, waktu 15 menit, dan anil pelepas stres pada 400 derajat adalah 30 menit; Stabilitas panel sandwich yang dibuat dengan metode pada suhu tinggi lebih baik daripada dengan metode perekat.

Pengelasan laser adalah metode penyinaran sinar laser-intensitas dan energi tinggi-tinggi pada permukaan logam untuk melelehkannya dan menyambungkannya. Keuntungan dari metode ini adalah bahwa deformasi benda kerja setelah pengelasan kecil, efisiensi produksi tinggi, dan produksi berkelanjutan dapat diwujudkan. Zhang Di dkk. menambahkan 6061 paduan aluminium antara aluminium busa dan panel dengan porositas 70 persen, melelehkan paduan aluminium 6061 dengan panas sinar laser dan menembus ke dalam lubang aluminium busa, sehingga mencapai pengelasan yang lebih baik dan kekuatan tarik sambungan las. Ini adalah 2.97MPa, yang mendekati kekuatan aluminium berbusa. Namun, selama pengelasan laser, penyerapan energi laser oleh bahan dasar busa aluminium terbatas karena pantulan dinding sel pori dalam busa aluminium dan keterbatasan ruang pori. Di bawah aksi sumber panas bersuhu tinggi -, pori-pori di dalam busa aluminium dapat runtuh karena pelelehan endotermik, sehingga membentuk area las yang luas dengan struktur padat. Pengelasan laser masih dalam tahap awal eksplorasi, dan masih ada jalan panjang sebelum produksi industri. untuk pergi.

1.2 Metode berbusa

Liang Xiaojun dkk. campuran bubuk paduan aluminium dengan agen berbusa TiH2, dan kemudian menekan besi, panel titanium dan bubuk dalam cetakan, pertama-tama membuat preform berbusa, dan kemudian dipanaskan pada suhu tertentu untuk menguraikan TiH2 menjadi hidrogen, sehingga pembusaan Meleleh menghasilkan panel sandwich yang terikat secara metalurgi . Karena metode ini memerlukan pengepresan dalam cetakan, ukuran produk jadi terbatas. Zhang Min dkk. menempatkan bubuk paduan aluminium yang dicampur dengan bahan pembusa di antara panel, dan kemudian membuat bentuk awal dengan metode komposit bergulir, sehingga menghindari batasan ukuran cetakan, dan kemudian menempatkannya di tungku tahan untuk pemanasan dan pembusaan. Langkah-langkah prosesnya sederhana dan produksi berkelanjutan lebih mudah. Masalah utama dari metode komposit rolling adalah bahwa preform rentan terhadap kehilangan bubuk selama proses rolling, menghasilkan hasil yang rendah dan ketebalan dan presisi pelat yang rendah. Untuk meningkatkan kualitas preform, Song Binna et al. menggunakan metode rolling rolling untuk membuat preform, dan menempatkan bubuk paduan aluminium untuk berbusa ke dalam tabung aluminium, disegel dan digulung, dan kemudian berbusa. Metode ini memecahkan masalah hilangnya bubuk dan retak tepi di tepi preform, dan menghasilkan panel sandwich dengan ikatan antarmuka yang baik; Lagu Binna dkk. mempelajari pengaruh rasio reduksi pada bentuk awal dan struktur panel sandwich. Penelitian menunjukkan bahwa ketika tingkat pengurangan adalah 70 persen , permukaan preform rata dan lengkap, bubuknya seragam dan padat, dan kualitas panel sandwich akhir juga yang terbaik. Liu Jia dkk. mempelajari lebih lanjut pengaruh parameter pembusaan pada perilaku evolusi sel di lapisan inti panel sandwich dalam proses persiapan penggulungan selubung. Penelitian-penelitian di atas semuanya didasarkan pada penelitian serbuk paduan aluminium, sedangkan Wang Yaoqi et al. menggunakan pelat aluminium sebagai matriks berbusa dan menggunakan metode penumpukan kumulatif untuk menyiapkan bentuk awal berbusa. Metode spesifiknya adalah dengan menyebarkan bubuk agen pembusa TiH2 secara merata di antara empat lapisan pelat aluminium, dan kemudian melapisi dan menggulung pelat aluminium pada 350 derajat selama 2 lintasan untuk membuat bentuk awal aluminium berbusa, dan kemudian panel paduan titanium TC4 atau 1Cr18Ni9Ti Panel baja tahan karat ditumpuk di kedua sisi preform aluminium berbusa, dan kemudian digulung dan dilaminasi pada 450 derajat C untuk mendapatkan panel sandwich, dan kemudian berbusa dalam tungku resistensi untuk mendapatkan panel sandwich aluminium berbusa.

1.3 Metode lain Zhang Taikang dkk. menggunakan bola berongga Al2O3 dengan kekuatan tinggi dan kepadatan rendah sebagai agen pembentuk pori yang tidak larut-, paduan aluminium 6063 sebagai matriks aluminium berbusa, dan pelat paduan aluminium sebagai bahan permukaan pelat komposit, disiapkan dengan pengecoran rembesan gravitasi terbalik metode Dari panel sandwich aluminium busa. Hasilnya menunjukkan bahwa bahan inti dan panel paduan aluminium mencapai ikatan metalurgi yang baik.

2. Penerapan panel sandwich aluminium busa dalam membangun ledakan-bukti

Panel sandwich aluminium berbusa dapat menyerap energi melalui deformasi plastik di bawah ledakan atau beban benturan yang kuat. Dibandingkan dengan papan-lapisan tunggal, papan ini memiliki kekuatan-statis semu yang lebih tinggi dan kinerja anti-ledakan yang lebih tinggi. Dalam beberapa tahun terakhir, karena peningkatan ledakan dan serangan teroris, panel sandwich aluminium busa secara bertahap menarik perhatian komunitas akademik sebagai bahan tahan ledakan-bangunan. , kinerja anti-ketukannya juga telah menjadi pusat penelitian.

2.1 Penelitian aplikasi dalam membangun-bukti

Shi Shaoqing dan lain-lain percaya bahwa multi-struktur komposit lapisan busa baja dan aluminium memiliki efek ledakan-bukti yang lebih baik daripada busa aluminium tunggal, dan dapat diterapkan pada desain-bukti ledakan dari bangunan militer. Kang Jiangong dkk. menggunakan bahan inti aluminium busa yang sama untuk membandingkan efek panel aluminium murni industri dan panel baja tahan karat 304 pada kinerja anti-ledakan balok sandwich aluminium busa dengan simulasi numerik. Hasilnya menunjukkan bahwa balok sandwich aluminium busa yang terbuat dari panel aluminium murni industri memiliki kinerja tahan ledakan-yang lebih baik di bawah dampak ledakan. Atas dasar ini, Sui Shunbin dkk. menyelidiki kinerja anti-ledakan balok sandwich busa aluminium yang terbuat dari pelat baja HRB335. Dibandingkan dengan pelat aluminium murni dan pelat baja tahan karat 304, perpindahan bentang tengah-dan regangan tekan bahan inti adalah ketiganya. Terkecil. Fu Xueran dan yang lainnya mempelajari kinerja anti-ketukan dari kain serat karbon dan lapisan pelindung aluminium busa yang banyak digunakan dalam perlindungan bangunan. Hasilnya menunjukkan bahwa efek ledakan-bukti dari lapisan pelindung aluminium berbusa jauh lebih tinggi daripada kain serat karbon, dan bahan aluminium berbusa harus lebih disukai dalam desain-bukti ledakan. Menurut efek anti-ledakan panel sandwich aluminium busa, Zhang Dongxin mengusulkan untuk mengisi bagian tengah pelat baja luar dengan aluminium busa sebelum dan sesudah pintu untuk membuat pintu pelindung jenis baru, dan menggunakan ANSYS /LS-DYNA untuk memverifikasi efek bukti ledakan-dari pintu pelindung.

Hasilnya menunjukkan bahwa pintu pelindung tipe baru memiliki kinerja redaman yang baik terhadap gelombang kejut ledakan dan dapat memainkan peran pelindung.

2.2 Masalah dalam aplikasi

Panel sandwich aluminium busa memiliki fungsi-bukti ledakan yang sangat baik, tetapi masih kurang digunakan dalam bangunan-bukti ledakan. Alasan utamanya adalah dua aspek berikut: Pertama, bahan panel sandwich aluminium busa saat ini masih dalam tahap penelitian, dan tidak ada metode produksi industri yang lebih ekonomis. Biaya produksi busa aluminium itu sendiri relatif tinggi, dan panel sandwich harus meningkatkan biaya pada dasarnya, yang membatasi ruang lingkup aplikasi panel sandwich; selain itu, mekanisme-bukti ledakan dari panel sandwich aluminium busa tidak sepenuhnya jelas. Hubungan kuantitatif antara struktur mikro bahan pelat dan morfologi makroskopik belum ditetapkan, dan respons pelat sandwich di bawah pembebanan dinamis masih belum jelas. Mengingat alasan di atas, penerapan panel sandwich dalam praktik teknik bangunan tahan ledakan-masih memiliki jalan panjang.

3. Ringkasan dan Pandangan

(1) Metode sambungan umum berdasarkan produk aluminium berbusa termasuk perekatan dan pengelasan. Metode ikatan memiliki proses yang sederhana, tetapi memiliki kekuatan ikatan yang buruk dan ketahanan suhu tinggi; metode pengelasan dapat mewujudkan kombinasi metalurgi dari aluminium berbusa dan panel, dan secara efektif meningkatkan kekuatan antarmuka dan ketahanan suhu tinggi. Diantaranya, masalah utama metode mematri adalah pemilihan bahan mematri dan metode menghilangkan film oksida pada permukaan aluminium berbusa. Saat ini, banyak penelitian dalam negeri telah dilakukan di daerah ini. Pengelasan laser juga telah dipelajari di Prancis, tetapi masih dalam tahap eksplorasi.

(2) Metode pembusaan adalah metode persiapan di mana panel dan bahan berbusa dibuat menjadi bentuk awal dan kemudian dikenai perlakuan pembusaan; berdasarkan paduan aluminium dan bubuk agen berbusa, itu disebut metode komposit bergulir, dan kemudian perawatan berbusa dilakukan. Atas dasar metode metalurgi serbuk untuk penggulungan pembungkus, metode penggulungan kumulatif didasarkan pada pelat aluminium; Selain itu, beberapa ahli menggunakan metode pengecoran rembesan untuk menyiapkan panel sandwich. Dengan-studi mendalam tentang berbagai metode persiapan, metode yang cocok untuk produksi industri-skala besar akan muncul.

(3) Panel sandwich aluminium berbusa adalah bahan tahan ledakan-yang potensial, yang dapat digunakan untuk melindungi bagian-bagian penting seperti kolom pendukung, balok, dan pintu di gedung. Karena tingginya biaya produksi bahan panel sandwich aluminium busa dan mekanisme -bukti ledakan untuk dipelajari, aplikasi panel sandwich saat ini dalam bangunan tahan ledakan-masih dalam tahap penelitian. Di masa depan, dengan pengembangan teknologi persiapan panel sandwich aluminium berbusa dan -penelitian mendalam tentang mekanisme tahan ledakan-, akan memiliki prospek yang luas dalam penerapan bangunan ledakan{{ 6}}bukti.