Ứng dụng của vật liệu bánh sandwich nhôm bọt trong chứng minh vụ nổ - tòa nhà

Xốp nhôm có nhiều ứng dụng trong các tòa nhà và vật liệu chống cháy nổ tòa nhà - là một trong những ứng dụng quan trọng của nó. Ví dụ: lớp chống nổ hỗn hợp nhôm xốp tấm thép - có thể bảo vệ cột kết cấu khung của tòa nhà, tấm bánh sandwich làm bằng nhôm xốp và tấm thép có thể được sử dụng làm cửa bảo vệ của tòa nhà và Mút nhôm xốp có thể được sử dụng để bảo vệ các tòa nhà kỹ thuật, vv Vì bọt nhôm là một loại vật liệu chức năng mới, thời gian phát triển không lâu, nhưng khả năng hấp thụ năng lượng tuyệt vời và khả năng chống va đập của nó quyết định rằng nó sẽ được sử dụng nhiều hơn trong nổ tòa nhà - bằng chứng.

1. Công nghệ bào chế nguyên liệu bánh mì xốp nhôm

Mặc dù bọt nhôm có nhiều ưu điểm nhưng độ bền thấp sẽ hạn chế ứng dụng của nó. Vật liệu bánh sandwich nhôm có bọt là sự kết hợp của vật liệu lõi nhôm tạo bọt và vật liệu bảng có độ bền - cao, chẳng hạn như tấm thép và tấm nhôm, để cả hai có thể bổ sung cho nhau về cấu trúc và chức năng. Nhôm bọt được sử dụng trong chống cháy nổ tòa nhà - chủ yếu là vật liệu này. Có nhiều phương pháp chuẩn bị cho vật liệu bánh sandwich nhôm tạo bọt, và có hai loại chính: một là kết nối bọt nhôm được chế tạo trước - với vật liệu bảng, chẳng hạn như dán và hàn; hai là kết nối vật liệu bảng điều khiển với đế nhôm. Bột tạo bọt được tạo thành một dạng phôi, sau đó được làm nóng và tạo bọt, và sau khi làm mát, sẽ thu được bảng điều khiển bằng nhôm xốp. Ngoài hai loại này, có một số phương pháp khác đang được khám phá.

1.1 Phương thức kết nối

Phương pháp dán là dán nhôm xốp và tấm panel với nhau bằng chất kết dính, thuộc phương pháp kết nối vật lý, quy trình đơn giản và độ chính xác của sản phẩm cũng cao. Tuy nhiên, quá trình làm sạch nhôm tạo bọt và bề mặt của bảng trước khi dán rất phức tạp, và khả năng chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn của chất kết dính kém, và độ bền liên kết cũng tương đối thấp. Những tồn tại hạn chế sự phát triển của phương pháp này. So với phương pháp liên kết, độ bền liên kết của phương pháp hàn đã được cải thiện một cách hiệu quả. Hiện nay, có nhiều nghiên cứu về phương pháp hàn và phương pháp hàn laser.

Phương pháp hàn là phương pháp hàn của vật liệu bánh sandwich nhôm xốp đã được nghiên cứu nhiều hơn hiện nay. Mấu chốt của phương pháp này nằm ở việc lựa chọn vật hàn và loại bỏ màng oxit trên bề mặt nhôm tạo bọt. Do sự khác biệt về thế điện cực giữa vật hàn gốc Sn - và vật liệu cơ bản nhôm tạo bọt, ăn mòn điện hóa dễ xảy ra ở mối nối hàn và mối nối có khả năng chịu nhiệt kém và độ bền thấp. Wang Hui và cộng sự. đã sử dụng bảo vệ nitơ để cải thiện sức mạnh của các khớp hàn. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng mặt phân cách không tạo thành một lớp phim liên tục, mà được cấu tạo bởi các giao điểm tiếp xúc sườn - lỗ - cuối. Yu Chongchong và cộng sự. đã sử dụng hợp kim Zn - Al - Cu làm chất hàn. Vì vật hàn có chức năng loại bỏ màng - nhất định, nên không cần sử dụng chất trợ dung trong quá trình hàn, điều này có thể tránh được vấn đề ăn mòn do sử dụng chất trợ dung; nạo cơ học được sử dụng. Lau 1 lan; áp dụng rung siêu âm trong quá trình hàn để làm cho chất hàn chảy và lấp đầy các lỗ chân lông đồng đều; cuối cùng, một bảng điều khiển bánh sandwich trong đó vật hàn và tấm nhôm, vật liệu hàn và nhôm tạo bọt được kết hợp với nhau về mặt kim loại. Chen Nannan và cộng sự. đã sử dụng lớp hỗn hợp lá đồng - nhôm tấm - lá đồng làm lớp trung gian, làm cho độ bền của mối nối cao hơn so với kim loại cơ bản và được tối ưu hóa các thông số như nhiệt độ hàn và thời gian giữ. Song Yufeng và cộng sự. đã sử dụng hợp kim dựa trên Al - Si - làm vật liệu hàn và tấm nhôm nguyên chất làm mặt che và thu được tấm nhôm bánh sandwich tạo bọt bằng phương pháp hàn. Ảnh hưởng của nhiệt độ hàn, thời gian và quá trình ủ đến hiệu suất của tấm bánh sandwich đã được khảo sát bằng thử nghiệm trực giao. Các thông số quá trình tối ưu thu được như sau: nhiệt độ hàn là 640 độ, thời gian là 15 phút, và ủ giảm ứng suất ở 400 độ là 30 phút; Tính ổn định của tấm bánh sandwich được chuẩn bị bằng phương pháp ở nhiệt độ cao tốt hơn so với bằng phương pháp kết dính.

Hàn laser là phương pháp chiếu chùm tia laser có - cường độ cao và - năng lượng cao lên bề mặt kim loại để làm nóng chảy và kết nối chúng lại với nhau. Ưu điểm của phương pháp này là độ biến dạng của phôi sau khi hàn nhỏ, hiệu quả sản xuất cao, có thể sản xuất liên tục. Zhang Di và cộng sự. đã thêm hợp kim nhôm 6061 vào giữa nhôm bọt và bảng điều khiển với độ xốp 70%, làm nóng chảy hợp kim nhôm 6061 bằng nhiệt của chùm tia laze và thâm nhập vào các lỗ của nhôm bọt, để đạt được độ bền hàn và kéo tốt hơn của mối hàn. Nó là 2,97MPa, gần bằng độ bền của nhôm xốp. Tuy nhiên, trong quá trình hàn laser, sự hấp thụ năng lượng laser của vật liệu cơ bản là bọt nhôm bị hạn chế do sự phản xạ của các thành tế bào lỗ trong bọt nhôm và sự hạn chế của không gian lỗ. Dưới tác dụng của nguồn nhiệt có nhiệt độ - cao, các lỗ rỗng bên trong bọt nhôm có thể xẹp xuống do sự nóng chảy thu nhiệt, do đó hình thành một vùng mối hàn rộng với cấu trúc dày đặc. Hàn laser vẫn đang trong giai đoạn đầu khám phá, và vẫn còn một chặng đường dài phía trước để sản xuất công nghiệp. đi.

1.2 Phương pháp tạo bọt

Liang Xiaojun và cộng sự. Trộn bột hợp kim nhôm với chất tạo bọt TiH2, sau đó ép sắt, tấm titan và bột trong khuôn, đầu tiên tạo ra một dạng phôi có thể tạo bọt, sau đó được nung ở nhiệt độ nhất định để phân hủy TiH2 thành hydro, để tạo bọt tan chảy tạo ra các tấm bánh sandwich liên kết kim loại . Vì phương pháp này yêu cầu ép trong khuôn nên kích thước của thành phẩm bị hạn chế. Zhang Min và cộng sự. Đặt bột hợp kim nhôm trộn với chất tạo bọt giữa các tấm, sau đó tạo phôi bằng phương pháp cán composite, do đó tránh được giới hạn về kích thước của khuôn, sau đó được đặt vào lò nung điện trở để gia nhiệt và tạo bọt. Các bước của quy trình rất đơn giản và việc sản xuất liên tục dễ dàng hơn. Vấn đề chính của phương pháp cán composite là phôi dễ bị hao hụt bột trong quá trình cán, dẫn đến năng suất thấp, độ dày và độ chính xác thấp của tấm. Để cải thiện chất lượng của phôi, Song Binna et al. đã sử dụng phương pháp cán màng bọc để tạo khuôn mẫu, và cho bột hợp kim nhôm đã được tạo bọt vào một ống nhôm, đậy kín và cán mỏng, sau đó tạo bọt. Phương pháp này giải quyết các vấn đề về mất bột và các vết nứt ở mép của phôi phôi, và tạo ra một tấm bánh sandwich có liên kết bề mặt tốt; Song Binna và cộng sự. đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ giảm đối với phôi và cấu trúc của tấm bánh sandwich. Nghiên cứu cho thấy rằng khi tỷ lệ giảm là 70 phần trăm, bề mặt của phôi phẳng và hoàn chỉnh, bột đồng nhất và dày đặc, và chất lượng của bảng điều khiển bánh sandwich cuối cùng cũng là tốt nhất. Liu Jia và cộng sự. đã nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của các thông số tạo bọt đối với hành vi tiến hóa của các tế bào trong lớp lõi của tấm bánh sandwich trong quá trình chuẩn bị cán vỏ bọc. Các nghiên cứu trên đều dựa trên nghiên cứu về bột hợp kim nhôm, trong khi Wang Yaoqi et al. đã sử dụng tấm nhôm làm ma trận tạo bọt và sử dụng phương pháp xếp chồng tích lũy để chuẩn bị phôi tạo bọt. Phương pháp cụ thể là trải đều bột chất tạo bọt TiH2 giữa bốn lớp nhôm tấm, sau đó chồng và cuộn các tấm nhôm ở 350 độ trong 2 lần để tạo ra một khuôn dạng nhôm xốp, và sau đó là tấm hợp kim titan TC4 hoặc 1Cr18Ni9Ti Các tấm thép không gỉ được xếp chồng lên nhau trên cả hai mặt của phôi nhôm tạo bọt, sau đó được cán và dát mỏng ở 450 độ C để có được tấm bánh sandwich, và sau đó được tạo bọt trong lò điện trở để có được tấm nhôm bánh sandwich có bọt.

1.3 Các phương pháp khác Zhang Taikang et al. đã sử dụng các quả cầu rỗng Al2O3 có độ bền cao và mật độ thấp làm chất tạo lỗ rỗng - không hòa tan, hợp kim nhôm 6063 làm ma trận nhôm xốp và tấm hợp kim nhôm làm vật liệu bề mặt của tấm composite, được chế tạo bằng cách đúc thấm ngược trọng lực phương pháp Ra khỏi bảng điều khiển bánh sandwich bằng nhôm xốp. Kết quả cho thấy vật liệu cốt lõi và tấm hợp kim nhôm đạt được liên kết luyện kim tốt.

2. Ứng dụng của bảng điều khiển bánh sandwich bằng nhôm xốp trong việc chống cháy nổ tòa nhà -

Bảng điều khiển bánh sandwich bằng nhôm xốp có thể hấp thụ năng lượng thông qua biến dạng dẻo dưới tải trọng nổ hoặc tác động mạnh. So với các bảng lớp - đơn lẻ, nó có độ bền gần như - tĩnh cao hơn và hiệu suất chống cháy nổ - cao hơn. Trong những năm gần đây, do sự gia tăng của các vụ nổ và các cuộc tấn công khủng bố, tấm bánh sandwich nhôm xốp đã dần thu hút sự chú ý của cộng đồng học thuật như một vật liệu chứng minh - vụ nổ trong tòa nhà. , hiệu suất chống gõ - của nó cũng đã trở thành một điểm nóng trong nghiên cứu.

2.1 Nghiên cứu ứng dụng trong việc chứng minh sự bùng nổ của tòa nhà -

Shi Shaoqing và những người khác tin rằng cấu trúc tổng hợp nhiều - lớp của bọt thép và nhôm có tác dụng chống nổ - tốt hơn so với bọt nhôm đơn và có thể được áp dụng cho thiết kế - chống nổ của các công trình quân sự. Kang Jiangong và cộng sự. đã sử dụng cùng một vật liệu lõi nhôm xốp để so sánh ảnh hưởng của tấm nhôm nguyên chất công nghiệp và tấm thép không gỉ 304 đối với hiệu suất chống - nổ của dầm bánh sandwich bằng nhôm xốp bằng mô phỏng số. Kết quả cho thấy chùm bánh sandwich nhôm xốp được làm bằng các tấm nhôm nguyên chất công nghiệp có hiệu suất chống nổ - tốt hơn dưới tác động của vụ nổ. Trên cơ sở này, Sui Shunbin et al. đã điều tra tính năng chống - nổ của dầm bánh sandwich bằng bọt nhôm làm bằng thép tấm HRB335. So với các tấm nhôm nguyên chất và các tấm thép không gỉ 304, chuyển vị giữa nhịp - và biến dạng nén của vật liệu lõi là cả ba. nhỏ nhất. Fu Xueran và những người khác đã nghiên cứu tính năng chống - va đập của vải sợi carbon và lớp bảo vệ bằng nhôm bọt được sử dụng rộng rãi trong bảo vệ tòa nhà. Kết quả cho thấy rằng hiệu quả chống - nổ của lớp bảo vệ bằng nhôm tạo bọt cao hơn nhiều so với của vải sợi carbon và chất liệu nhôm tạo bọt nên được ưu tiên trong thiết kế - chống nổ. Theo hiệu ứng chống - nổ của bảng điều khiển bằng nhôm xốp, Zhang Dongxin đã đề xuất lấp đầy giữa tấm thép bên ngoài bằng nhôm bọt trước và sau cửa để tạo ra một loại cửa bảo vệ mới và sử dụng ANSYS / LS - DYNA để xác minh hiệu ứng chống nổ - của cửa bảo vệ.

Kết quả cho thấy loại cửa bảo vệ mới có hiệu suất suy giảm tốt đối với sóng xung kích vụ nổ và có thể đóng vai trò bảo vệ.

2.2 Các vấn đề trong ứng dụng

Bảng điều khiển bằng nhôm xốp có chức năng chống cháy nổ - tuyệt vời, nhưng nó vẫn ít được sử dụng hơn trong việc chống - nổ trong tòa nhà. Lý do chính là hai khía cạnh sau: Thứ nhất, vật liệu panel nhôm xốp hiện nay vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, chưa có phương pháp sản xuất công nghiệp kinh tế hơn. Bản thân chi phí sản xuất của bọt nhôm tương đối cao, và bảng điều khiển bánh sandwich phải tăng chi phí trên cơ sở của nó, điều này làm hạn chế phạm vi ứng dụng của bảng điều khiển bánh sandwich; ngoài ra, cơ chế chống nổ - của bảng điều khiển bánh sandwich bằng nhôm xốp không hoàn toàn rõ ràng. Mối quan hệ định lượng giữa cấu trúc vi mô của vật liệu tấm và hình thái vĩ mô chưa được thiết lập, và phản ứng của tấm bánh sandwich dưới tải động vẫn chưa rõ ràng. Với những lý do trên, việc áp dụng các tấm bánh sandwich trong thực tế xây dựng kỹ thuật bằng chứng nổ - vẫn còn một chặng đường dài phía trước.

3. Tóm tắt và triển vọng

(1) Các phương pháp kết nối phổ biến dựa trên các sản phẩm nhôm tạo bọt bao gồm dán và hàn. Phương pháp liên kết có quy trình đơn giản, nhưng độ bền liên kết kém và khả năng chịu nhiệt độ cao; phương pháp hàn có thể nhận ra sự kết hợp luyện kim của nhôm bọt và bảng điều khiển, đồng thời cải thiện hiệu quả độ bền bề mặt và khả năng chịu nhiệt độ cao. Trong số đó, vấn đề mấu chốt của phương pháp hàn là lựa chọn vật liệu hàn và phương pháp loại bỏ màng oxit trên bề mặt nhôm tạo bọt. Hiện nay, nhiều nghiên cứu trong nước đã được thực hiện trong lĩnh vực này. Hàn laser cũng đã được nghiên cứu ở Pháp, nhưng nó vẫn đang trong giai đoạn khám phá.

(2) Phương pháp tạo bọt là một phương pháp chuẩn bị trong đó tấm và vật liệu tạo bọt được tạo thành các khuôn dạng sẵn và sau đó được xử lý tạo bọt; dựa trên hợp kim nhôm và bột chất tạo bọt, nó được gọi là phương pháp hỗn hợp cán, và sau đó xử lý tạo bọt được thực hiện. Trên cơ sở của phương pháp luyện kim bột là quấn cán, phương pháp cán tích lũy dựa trên các tấm nhôm; Ngoài ra, một số học giả sử dụng phương pháp đúc thấm để chuẩn bị các tấm bánh sandwich. Với - nghiên cứu sâu về các phương pháp chuẩn bị khác nhau, các phương pháp thích hợp cho sản xuất công nghiệp quy mô lớn - sẽ xuất hiện.

(3) Tấm bánh sandwich nhôm có bọt là vật liệu chống cháy nổ - trong tòa nhà, có thể được sử dụng để bảo vệ các bộ phận chính như cột đỡ, dầm và cửa trong các tòa nhà. Do chi phí sản xuất cao của vật liệu bảng điều khiển bằng nhôm xốp và cơ chế chống cháy nổ - được nghiên cứu, ứng dụng hiện tại của tấm bánh sandwich trong việc chống cháy nổ - của tòa nhà vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu. Trong tương lai, với sự phát triển của công nghệ chuẩn bị tấm bánh sandwich nhôm xốp và - nghiên cứu sâu về cơ chế chống cháy nổ -, nó sẽ có triển vọng rộng rãi trong việc ứng dụng vụ nổ tòa nhà {{ 6}} bằng chứng.