这年头，一说汽车黑科技少不了谈轻量化。一谈轻量化，大家言必称铝合金。一说铝合金，连它的来路也都跟邻家小李子一样被人摸的门儿清：不就是利用冲压工艺制作铝合金板材、利用铸造工艺制作铸铝件么？
 
Too young。还有很多方法解锁铝合金哦，譬如——泡沫铝。
 

▲这货与泡沫和车有啥关系？
 
一、泡沫铝历史
 
大龄女青年想要找对象，一般要求都不高。不需要满足3个180（不要问什么意思，车聚君这么纯洁怎么知道），只需要他像彭予晏一样阳光帅气会撩妹，又像王宝强一样忠实老实收入高，就可以了。
 
嗯，赶紧从娱乐圈醒来。
 
在汽车圈，却还真有这样一种材料。它像泡沫一样，孔隙率大、比表面积高、阻尼减震强；又像金属一样，比强度高、比刚度高、耐高温、质量还轻，简直是造车者的梦中情人。
 
但你并不是在做梦。早在20世纪40年代后期，美国就率先研究这种材料，并于1951年科学家Elliot率先成功生产出泡沫铝。
 

 

然而这种材料在发泡工艺、泡的大小和均匀性上很难控制，生产难度很大，当时并没有得到大范围使用，且在此后40多年里泡沫铝的制造和应用一直处在停滞状态。直到80年代末，日本九州工业技术研究所改善了泡沫铝的生产技术，国际上再次兴起了关于泡沫铝材料的开发热潮。
 
那场在1999年德国不来梅举行的第一届世界泡沫金属学会议，堪称泡沫铝腾飞的里程碑事件。此后泡沫铝就真正意义上从幕后走向了台前，工业化程度也越来越高，再也不是实验室里无人问津的科研材料了。
 
二、泡沫铝制备方法
 
泡沫铝制备工艺有20多种，涉及的领域非常广，但对于汽车工业来说，泡沫铝价格并不低廉，加工工艺也比较复杂，各种制备工艺的稳定性和再现性都不是很高，孔结构的不均匀问题也还没有得到彻底解决。
 

泡沫铝制备主要为凝固法、烧结法、沉积法等，其中溶体发泡法相对简单，孔隙可控，成本较低，比较适合规模化生产大规格的泡沫铝材料。
 
三、泡沫铝在汽车工业中的运用
 
由于泡沫铝具有轻质、高比强度、高比刚度、阻尼减震、吸声隔热、电池屏蔽等特点，在航空航天、高速芯片，建筑材料中均有所应用，近些年这种材料又逐渐进入汽车领域。
 

泡沫铝经典应用之一就是泡沫铝夹层结构，由于综合了泡沫铝和金属板件的性能，这种结构强度较好，刚度提高2倍以上，阻尼、防撞能力提高3倍以上，且同比质量大大降低。
 

▲出于防弹、防爆目的，奥巴马乘坐的“陆军一号”防弹轿车采用了大量泡沫铝材料
 
OME公司曾经设计过一款汽车，底盘采用了泡沫铝三明治板结构，这种材料使用后，在同种结构下可以减低25%的重量。
 
据报道，如果将泡沫铝零件代替传统的汽车铸件，在零件强度不变的情况下，质量可以减轻50%以上。
 

此前，BMW曾联合澳大利亚轻金属性能研讨中心（LKR），研发了一种泡沫铝结构的发动机支架，在强化车架刚度，提高构架稳定性的同时还能耗散机械振荡和热能。
 
而德国卡曼汽车公司则采用三明治式复合泡沫铝材来制造吉雅轿车（Ghiaroadster）的顶盖板，在质量下降25%的同时，刚度比原来的钢构件大7倍左右，真可谓一石二鸟。
 

泡沫铝作为吸能缓冲结构存在时，多是应用在吸能盒、门梁结构、保险杠中，能够达到缓冲吸能的目的。例如用泡沫铝作夹芯制作轿车保险杠，具有吸收撞击动能的功能，由于回弹率很小（小于3%），可以有效避免二次碰撞伤害。
 
我们再详细聊聊大家比较陌生的几项：
 
吸能盒
 

这种填充结构吸能能力，大于吸能盒与泡沫铝单独吸收能量之和，而且由于泡沫铝的各向同性，在偏置碰撞中也能获得很好的能量吸收。
 

随着人们安全意识的提高，行人安全概念也逐渐成形。而这种结构能够完全吸收掉车辆以15Km/h速度撞击的所有能量，正能对行人安全起到保护作用。
 
NVH
 
吸热隔音上，泡沫铝也能起到立竿见影的功效。比如它就被使用在了客车消音器中。
 
客车泡沫消音器，泡沫铝吸声板经过耐火处理，可以适用在近600℃的尾气温度。降噪效果为阻抗型消声内芯、并联共振式消声内芯消声器的2～3倍，重量减轻1/3左右。
 
此外，用泡沫铝材料制作轿车地板、间隔、车门夹心板等也能达到隔音、隔震的效果。
 
顶盖
 
汽车顶盖作为汽车上最大面积的覆盖件，如何综合重量和强度的要求一直让厂家头疼。采用泡沫铝夹心板，厚度仅为2mm左右，刚度为钢板顶棚的7倍，重量还能减轻50%以上。
 
四、对未来的预期
 
当然了，看似完美的东西总归有着让人无奈的缺点，现阶段来说，泡沫铝的优点与高成本相比并不占优势。
 
未来，单独的泡沫铝结构在汽车上的使用可能会遇到瓶颈，但如果将这种材料和其他材料如金属、高分子等进行结合或许是种启发。
 
比如将泡沫铝和铝合金或碳纤维复合材料等结合，可以一定程度上缓解碳纤维材料成本高、脆性大，易断裂的缺点，同时又能获得良好的隔热静音、耐高温性能。
 
反过来也是一样的，将碳纤维作为辅材应用于泡沫铝中，提高泡沫铝本身的性能也是大有前景。现在已经出现了一些关于碳纤维增强铝基泡沫材料的研究，实验效果也说明其在保持泡沫铝原有功能的基础上，进一步提高了材料的物理性能，最终获得高吸能、阻尼减震、孔壁韧性较好的泡沫铝材料。
 
如何获得更好的三明治结构，加强泡沫铝和其他材料之间的结合力，强化各材料的性能特点，或者是寻求出一种新的结构，如多层的夹层结构等也不失为一种比较好的选择。
 
总之，尽管泡沫铝的研究已经比较深入，在其他工业中得到了多方面的应用，但是对于汽车工业来说，它还远远没有达到完全成熟的地步，目前也仅在一些汽车零部件上使用，但作为一种性能优良的材料，它的应用远远不止如此，将来泡沫铝和多种材料之间的结合会是一种趋势。
 
小结：
 
泡沫铝作为一种性能优良的材料，在汽车领域的地位应该更高，在铝合金大行其道的现代汽车工业中，它应该得到更多的重视。解决其成本和单一性，找到更好的结构和材料复合方法，或许是这种材料的新发展方向。
 
 
来源：中国汽车材料网