건물 폭발 방지에 발포 알루미늄 샌드위치 재료의 적용{0}}

알루미늄 폼은 건물에서 많이 사용되며{0}건물 방폭 재료는 중요한 용도 중 하나입니다. 예를 들어, 강판 발포 알루미늄 복합 방폭 층은 건물의 프레임 구조 기둥을 보호할 수 있고, 발포 알루미늄과 강판으로 만들어진 샌드위치 패널은 건물의 보호 문으로 사용할 수 있으며, 폼 알루미늄 샌드위치 빔은 엔지니어링 건물 등을 보호하는 데 사용할 수 있습니다. 알루미늄 폼은 새로운 유형의 기능성 재료이기 때문에 개발 시간이 길지 않지만 우수한 에너지 흡수 및 내충격성으로 인해 더 많이 사용됩니다. 건물 폭발{2}}방지.

1. 발포 알루미늄 샌드위치 재료의 제조 기술

알루미늄 폼에는 많은 장점이 있지만 강도가 낮아 적용이 제한됩니다. 발포 알루미늄 샌드위치 재료는 발포 알루미늄 코어 재료와{0}강판 및 알루미늄 플레이트와 같은 고강도 패널 재료의 합성물이므로 이 둘이 구조와 기능면에서 서로를 보완할 수 있습니다. 방폭 건물에 사용되는 발포 알루미늄{1}은 주로 이 소재입니다. 발포 알루미늄 샌드위치 재료에는 여러 가지 준비 방법이 있으며 두 가지 주요 범주가 있습니다. 하나는 접착 및 용접과 같이 사전 제작된 알루미늄 발포{2}}를 패널 재료에 연결하는 것입니다. 다른 하나는 패널 재료를 알루미늄베이스에 연결하는 것입니다. 발포 분말을 예비 성형품으로 만든 다음 가열 및 발포하고 냉각 후 발포 알루미늄 샌드위치 패널을 얻습니다. 이 두 가지 유형 외에도 탐색 중인 몇 가지 다른 방법이 있습니다.

1.1 연결 방법

접착 방법은 발포 알루미늄과 패널을 접착제로 함께 접착하는 것으로 물리적 연결 방법에 속하며 공정이 간단하고 제품 정밀도도 높습니다. 그러나 발포 알루미늄 및 접착 전 패널 표면의 세척 공정이 복잡하고 접착제의 고온 내성 및 내식성이 불량하며 접착 강도도 상대적으로 낮습니다. 이러한 단점은 이 방법의 개발을 제한합니다. 접합 방법에 비해 접합 방법의 접합 강도가 효과적으로 향상되었습니다. 현재 브레이징 방법과 레이저 용접 방법에 대한 연구가 더 많이 진행되고 있습니다.

브레이징 공법은 현재 더 많이 연구되고 있는 발포 알루미늄 샌드위치 재료의 용접 방법입니다. 이 방법의 핵심은 땜납 선택과 발포 알루미늄 표면의 산화 피막 제거에 있습니다. Sn{0}}계 솔더와 발포 알루미늄 모재 사이의 전극 전위차로 인해 납땜 접합부에서 전기화학적 부식이 발생하기 쉽고 접합부가 내열성이 낮고 강도가 낮습니다. Wang Hui et al. 납땜 조인트의 강도를 향상시키기 위해 질소 보호를 사용했습니다. 연구 결과에 따르면 계면은 연속적인 필름 층을 형성하지 않고 끝{1}}기공{2}} 리브 접촉 교차로 구성되어 있습니다. Yu Chongchong et al. Zn-Al-Cu 합금을 땜납으로 사용했습니다. 땜납에는 특정 필름 제거 기능이 있으므로{5} 용접 중에 플럭스를 사용할 필요가 없으므로 플럭스 사용으로 인한 부식 문제를 피할 수 있습니다. 기계적 스크래핑이 사용됩니다. 1 스프레드를 닦아냅니다. 용접 중에 초음파 진동을 적용하여 땜납이 흐르고 기공을 균일하게 채우십시오. 마지막으로, 땜납과 알루미늄판, 땜납 및 발포 알루미늄이 야금학적으로 결합된 샌드위치 패널이 얻어진다. Chen Nannan et al. 구리박{7}}알루미늄 시트-구리박 복합층을 중간층으로 사용하여 접합 강도를 모재보다 높였으며 용접 온도 및 유지 시간과 같은 매개변수를 최적화했습니다. Song Yufeng et al. Al{9}}Si{10}}계 합금을 브레이징 재료로 사용하고 순수 알루미늄 판을 면판으로 사용하고 브레이징 방법으로 발포 알루미늄 샌드위치 패널을 얻었습니다. 샌드위치패널(판넬)의 성능에 대한 용접 온도, 시간 및 어닐링 공정의 영향을 직교 테스트를 통해 조사했습니다. 최적의 공정 매개변수는 다음과 같이 얻어집니다. 용접 온도는 640도, 시간은 15분, 400도에서 응력 제거 어닐링은 30분입니다. 이 방법으로 제조된 샌드위치패널(판넬)의 고온 안정성은 접착법에 의한 것보다 우수합니다.

레이저 용접은 금속 표면에 높은{0}강도와{1}에너지의 레이저 빔을 조사하여 금속 표면을 녹이고 서로 연결하는 방법입니다. 이 방법의 장점은 용접 후 공작물의 변형이 적고 생산 효율이 높으며 연속 생산을 실현할 수 있다는 것입니다. Zhang Di et al. 발포 알루미늄과 70%의 다공성을 가진 패널 사이에 6061 알루미늄 합금을 추가하고 레이저 빔의 열로 6061 알루미늄 합금을 녹이고 발포 알루미늄의 구멍에 침투하여 더 나은 용접 및 인장 강도를 달성합니다. 용접 조인트. 2.97MPa로 발포 알루미늄에 가까운 강도입니다. 그러나, 레이저 용접 시, 발포 알루미늄 모재에 의한 레이저 에너지 흡수는 발포 알루미늄에서 기공 셀 벽의 반사 및 기공 공간의 제한으로 인해 제한된다. 고온 열원의 작용하에{7}}알루미늄 폼 내부의 기공은 흡열 용융으로 인해 붕괴되어 조밀한 구조의 넓은 용접 영역을 형성할 수 있습니다. 레이저 용접은 아직 탐색의 초기 단계이며 산업 생산까지는 갈 길이 멉니다. 토고.

1.2 발포 방법

Liang Xiaojun et al. 발포제 TiH2와 알루미늄 합금 분말을 혼합 한 다음 금형에 프레스 철, 티타늄 패널 및 분말을 넣고 먼저 발포성 예비 성형체를 만든 다음 특정 온도에서 가열하여 TiH2를 수소로 분해하여 용융 발포가 야금적으로 결합 된 샌드위치 패널을 생성합니다. . 이 방법은 금형에서 눌러야 하므로 완성품의 크기가 제한됩니다. Zhang Min et al. 발포제와 혼합된 알루미늄 합금 분말을 패널 사이에 넣은 다음 압연 복합 공법으로 프리폼을 만들어 금형 크기의 제한을 피한 다음 가열 및 발포를 위해 저항로에 넣습니다. 공정 단계가 간단하고 연속 생산이 더 쉽습니다. 압연 복합법의 주요 문제점은 프리폼이 압연 과정에서 분말 손실이 일어나기 쉽고 결과적으로 판재의 낮은 수율과 낮은 두께 및 정밀도를 초래한다는 것입니다. 프리폼의 품질을 향상시키기 위해 Song Binna et al. 랩핑 압연 공법을 사용하여 프리폼을 만들고 발포할 알루미늄 합금 분말을 알루미늄 튜브에 넣고 밀봉 및 압연한 다음 발포합니다. 이 방법은 프리폼 가장자리의 분말 손실 및 가장자리 균열 문제를 해결하고 계면 결합이 좋은 샌드위치 패널을 생산합니다. Song Binna et al. 샌드위치 패널의 프리폼과 구조에 대한 감속비의 영향을 연구했습니다. 연구에 따르면 압하율이 70%일 때 프리폼의 표면이 평평하고 완전하며 분말이 균일하고 조밀하며 최종 샌드위치 패널의 품질도 최고입니다. Liu Jia et al. 추가로 외피 압연의 준비 과정에서 샌드위치 패널의 코어 레이어에 있는 셀의 진화 거동에 대한 발포 매개변수의 영향을 연구했습니다. 위의 연구는 모두 알루미늄 합금 분말에 대한 연구를 기반으로 한 반면 Wang Yaoqi et al. 발포기재로 알루미늄판을 사용하고 누적 적층법을 이용하여 발포 프리폼을 제조하였다. 구체적인 방법은 발포제 TiH2 분말을 4 층의 알루미늄 판 사이에 고르게 퍼뜨린 다음 알루미늄 판을 350도에서 2 패스 동안 겹쳐서 롤링하여 발포 알루미늄의 프리폼을 만든 다음 TC4 티타늄 합금 패널 또는 1Cr18Ni9Ti 발포 알루미늄 프리폼의 양면에 스테인리스 강 패널을 적층한 후, 450℃에서 압연 및 적층하여 샌드위치 패널을 얻은 후, 저항로에서 발포하여 발포 알루미늄 샌드위치 패널을 얻는다.

1.3 기타 방법 Zhang Taikang et al. 강도가 낮고 밀도가 낮은 Al2O3 중공 구를 불용성 기공 형성제로 사용하고, 6063 알루미늄 합금을 발포 알루미늄 매트릭스로, 알루미늄 합금 판을 복합 판의 표면 재료로 사용하여 역중력 침투 주조법으로 제조했습니다. 방법 폼 알루미늄 샌드위치 패널에서. 결과는 코어 재료와 알루미늄 합금 패널이 우수한 야금학적 결합을 달성함을 보여줍니다.

2. 방폭 건물에 발포 알루미늄 샌드위치 패널의{1}}적용

발포 알루미늄 샌드위치 패널은 폭발 또는 강한 충격 하중 하에서 소성 변형을 통해 에너지를 흡수할 수 있습니다. 단층{0}}보드와 비교하여 더 높은 준정적 강도와{2}방폭 성능을 가지고 있습니다. 최근 몇 년 동안 폭발 및 테러 공격의 증가로 인해 발포 알루미늄 샌드위치 패널이 건축 방폭 재료로 점차 학계의 주목을 받았습니다.{3}} ,{4}}노크 방지 성능도 연구 핫스팟이 되었습니다.

2.1 폭발 방지{2}} 건물의 애플리케이션 연구

Shi Shaoqing과 다른 사람들은 강철 발포체와 알루미늄의{0}다층 복합 구조가 단일 알루미늄 발포체보다 방폭 효과가 더 우수하고 방폭 설계에{2}적용할 수 있다고 믿습니다. 건물의 집합입니다. Kang Jiangong et al. 동일한 발포 알루미늄 코어 재료를 사용하여 수치 시뮬레이션을 통해 발포 알루미늄 샌드위치 보의 방폭 성능에 대한 산업용 순수 알루미늄 패널과 304 스테인리스강 패널의 효과를{4}비교했습니다. 결과는 산업용 순수 알루미늄 패널로 만든 발포 알루미늄 샌드위치 빔이 폭발 충격에서{5}더 나은 방폭 성능을 가짐을 보여줍니다. 이를 바탕으로 Sui Shunbin et al. HRB335 강판으로 만든 알루미늄 폼 샌드위치 빔의{6}}방폭 성능을 조사했습니다. 순수 알루미늄 판 및 304 스테인리스강 판과 비교하여 중간{9}스팬 변위와 코어 재료 압축 변형률은 모두 세 가지입니다. 가장 작은. Fu Xueran과 다른 사람들은 건물 보호에 널리 사용되는 탄소 섬유 천과 발포 알루미늄 보호층의{10}노킹 방지 성능을 연구했습니다. 결과는 발포 알루미늄 보호층의 방폭 효과가 탄소 섬유 천의 방폭 효과보다 훨씬 높으며 발포 알루미늄 소재가 방폭 설계에서 선호되어야 함을 보여줍니다. 발포 알루미늄 샌드위치 패널의 방폭 효과에 따라 Zhang Dongxin은 새로운 유형의 보호 도어를 만들기 위해 도어 전후에 발포 알루미늄으로 외부 강판 중앙을 ​​채우는 것을 제안하고 ANSYS를 사용했습니다. /LS{14}}DYNA는 보호문의 방폭 효과를{15}}확인합니다.

결과는 새로운 유형의 보호문이 폭발 충격파에 대한 우수한 감쇠 성능을 가지며 보호 역할을 할 수 있음을 보여줍니다.

2.2 적용상의 문제점

발포 알루미늄 샌드위치 패널은 방폭 기능이{0}우수하지만 건물 방폭{1}}에는 아직 덜 사용됩니다. 주된 이유는 다음 두 가지 측면입니다. 첫째, 현재의 발포 알루미늄 샌드위치 패널 재료는 아직 연구 단계에 있으며 더 이상 경제적 인 산업 생산 방법이 없습니다. 알루미늄 폼 자체의 생산 비용은 상대적으로 높으며 샌드위치 패널은 기본적으로 비용을 증가시켜야하므로 샌드위치 패널의 적용 범위가 제한됩니다. 또한 발포 알루미늄 샌드위치 패널의{2}}방폭 메커니즘은 완전히 명확하지 않습니다. 판재의 미세구조와 거시적 형태 사이의 정량적 관계는 확립되지 않았으며 동적 하중 하에서 샌드위치 판의 응답은 여전히 ​​불분명합니다. 위의 이유를 고려할 때 방폭 엔지니어링을 구축하는 데 샌드위치 패널을 적용하는 것은{3} 아직 갈 길이 멉니다.

3. 요약 및 전망

(1) 발포 알루미늄 제품을 기반으로 한 일반적인 연결 방법에는 접착 및 용접이 있습니다. 접합 방법은 공정이 간단하지만 접합 강도가 낮고 고온 내성이 있습니다. 용접 방법은 발포 알루미늄과 패널의 야금 조합을 실현하고 계면 강도와 고온 저항을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 그 중 브레이징 방법의 핵심 문제는 브레이징 재료의 선택과 발포 알루미늄 표면의 산화 피막 제거 방법입니다. 현재 국내에서는 이 분야에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 레이저 용접은 프랑스에서도 연구되었지만 아직 탐색 단계에 있습니다.

(2) 발포법은 패널과 발포재를 프리폼으로 만든 다음 발포 처리하는 제조 방법입니다. 알루미늄 합금 및 발포제 분말을 기반으로 압연 복합법이라고하며 발포 처리가 수행됩니다. 포장 압연의 분말 야금법을 기반으로 누적 압연 방법은 알루미늄 판을 기반으로합니다. 또한 일부 학자들은 샌드위치 패널을 준비하기 위해 침투 주조 방법을 사용합니다. 다양한 준비 방법에 대한{1}}심도 있는 연구를 통해 대규모{2}산업 생산에 적합한 방법이 나타날 것입니다.

(3) 발포 알루미늄 샌드위치 패널은 건물의 지지 기둥, 보 및 문과 같은 주요 부품을 보호하는 데 사용할 수 있는 잠재적인 건물 방폭 소재입니다.{1}} 발포 알루미늄 샌드위치 패널 재료의 높은 생산 비용과 연구 대상인 방폭 메커니즘으로 인해-건물 방폭 샌드위치 패널의 현재 적용은 아직 연구 단계에 있습니다. 앞으로 발포 알루미늄 샌드위치 패널의 준비 기술 개발과{4}}방폭 메커니즘에 대한 심도 있는 연구{5}}를 통해 건물 폭발 응용 분야에서 광범위한 전망을 갖게 될 것입니다.{{ 6}}증거.