泡沫铝是一种优质的多孔材料,通常作为缓冲吸能材料使用。泡沫铝具有较宽的屈服平台,在应力几乎不变的情况下通过持续变形吸收能量;由于其各向同性,所以可以吸收各个方向的冲击能量;此外,泡沫铝材料还具备质轻、可焊性、耐腐蚀、不老化等优异特性。因此在汽车、航空航天、军工等领域具有发展潜力。但是,泡沫铝强度较低,在较小的压缩应力下就会发生变形,且易破碎,因此,本实验研究的目的是通过短碳纤维/内增韧颗粒稳定泡孔结构和提高泡沫铝力学性能和吸能特性。本实验研究通过电镀和溶胶凝胶的方法对碳纤维表面改性,借助红外光谱和微观形貌观察表明:碳纤维经过预处理后,表面粗糙度变大,且含氧官能团增加;碳纤维表面镀铜的实验中,镀液温度范围在20-25℃,电压为2.4 V是电镀的最佳电镀条件,使用硼酸浸泡的铜层无铜氧化物相出现,且铜层结晶性较好,不影响镀铜碳纤维的力学性能,可以得到完整、光滑且晶粒细致的电镀铜层。碳纤维表面改性采用溶胶凝胶法的实验中,由溶胶粘度和扫描电镜结果可知,在pH=9,TOES:去离子水:乙醇=1:5:12时,碳纤维的涂覆效果最佳。采用熔体发泡法制备镀铜短碳纤维增强泡沫铝材料,研究泡沫铝样品的泡孔结构和准静态压缩力学性能。结果表明:碳纤维对液态气体泡沫有稳定作用,并且碳纤维加入量越多,泡沫稳定性越好。碳纤维含量为1%时,泡沫铝的力学性能较低,表现为塑性变形;碳纤维含量为5%时,泡沫铝力学性能增大,压缩曲线出现小范围波动,但仍为塑性变形;碳纤维含量为7%时,泡沫铝材料力学性能增大,但压缩曲线出现软应力阶段,材料从塑性变形逐步向脆性变形转变。另外,从材料断口分析,碳纤维含量过高,泡沫铝表现为脆性断裂,不利于能量吸收。实验进一步研究了在碳纤维增强型泡沫铝材料中添加Mg元素。实验表明:Mg的加入可以降低铝熔体的表面张力,并改善固相颗粒与铝液之间的润湿性。当碳纤维含量为1%时,Mg的加入增大了泡沫铝材料的力学性能,泡沫铝材料具有优异的能量吸收能力;碳纤维含量增加到5%时,加入Mg的碳纤维增强型泡沫铝的力学性能降低,主要是铜含量较高,铜和Mg形成针状的合金相,造成基体塑性变形能力迅速降低。使用熔体发泡法制备TiB2颗粒增强型泡沫铝材料,研究了 TiB2含量和金属Ca加入量对泡沫铝孔结构和力学性能的影响。结果表明:TiB2颗粒的存在加速了孔径的均一化,促进了孔径差异较大以及相邻气泡的合并过程,当TiB2含量为5%时,对于相邻气泡的促进作用不明显。准静态压缩试验表明,TiB2含量为5%至10%可使泡沫铝的压缩强度显著提升。当TiB2含量为5%时,泡沫铝表现为塑性变形,而当TiB2含量为10%时表现为脆性失效模式。另外,Ca含量会对泡沫铝的密度有一定影响,随着密度增大,泡沫铝的屈服强度和平台强度也随之增大,但是均表现出脆性泡沫变形模式。