从20世纪中叶开始,世界各国竞相投入到多孔泡沫金属的研究与开发之中,同时也相继提出了各种不同的制备工艺,根据不同的应用场合和不同的结构要求,所采用的制备工艺也不同。泡沫铝材料反映了结构材料与功能材料多学科互相渗透的新趋势,在学术领域展示了广泛的空间,在高技术领域及一般工业领域有广阔的应用前景,因而成为21世纪美、英、日、德及中国竞相研究的前沿热点材料。
泡沫铝材料是一种在铝或铝合金基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的新型轻质多功能材料。泡沫铝材料的孔形状有多面体形状和椭圆形状,按照孔的类型可将泡沫铝分为两种:一是具有连续畅通三维孔结构的开孔泡沫铝;二是存在大量独立孔洞的闭孔泡沫铝。泡沫铝材料的结构特征:①较大孔径d(0.1～10.0mm);②高孔隙率P(40%～98%);③比表面积较大:一般为10～45cm2/cm3,或更大;④表观密度较小:一般为基体金属的0.1～0.4倍。泡沫铝的密度范围在0.2～0.5g/cm3。
泡沫铝材料的结构敏感因素有(按重要性排列):①基体固有性能;②相对密度;③孔结构类型(开孔或闭孔);④在闭孔泡沫中,包含在孔连接点和孔壁上的实体百分数;⑤)质量分布的不规则性及其梯度;⑥孔径及其分布(包括异常孔);⑦孔形状和孔的各向异性(包含特殊形状孔);⑧孔壁的连接性;⑨孔壁的弯曲及破损缺陷。
泡沫铝材料的强度性能并不高,泡沫铝材料的弹性模量、剪切模量、弹性极限等均随其孔隙率的增大而呈指数函数下降。一般情况下,泡沫铝的强度大约为致密铝的1%左右,泡沫铝不像密实金属具有延展性,拉伸试验无法测出其拉伸率,弹性模量约为铝合金的1/50～1/100。
