Estudo do comportamento mecânico e estrutural de espumas de alumínio

Abstract

As espumas de Alumínio de porosidade fechada fazem parte de uma nova classe de materiais, reunindo um conjunto de propriedades peculiares, tais como a baixa densidade, a elevada rigidez, a excelente capacidade de absorção de energia de impacto e de amortecimento de ruído e vibrações. A avaliação das propriedades mecânicas das espumas é bastante complexa. Torna-se necessário, por isso, analisar detalhadamente estes materiais de forma a viabilizar potenciais aplicações. O objectivo deste trabalho é estudar o comportamento mecânico de espumas de Alumínio, obtidas por pulverotecnologia, quando submetidas a esforços de natureza distinta, identificando os mecanismos de deformação. Para tal, foram realizados ensaios de compressão e flexão em três pontos, a diferentes velocidades de deformação. Os resultados revelam que os mecanismos de deformação dependem da natureza do esforço. Para a gama de velocidades utilizadas neste trabalho, não se prova a influência da velocidade de deformação no comportamento das espumas à compressão. No entanto, nos ensaios de flexão esta dependência é notória. Apesar da reprodutibilidade das propriedades de espumas fabricadas por este processo ainda não ter sido alcançada, originando estruturas celulares distintas, este material apresenta características que o tornam uma boa alternativa em aplicações estruturais ultraleves de absorção de energia.

ABSTRACT: Closed-cell Aluminum foams belong to a new class of materials, exhibiting a set of uncommon properties, such as low-density, high-stiffness, excellent impact energy absorption, noise and vibration dampening. Appreciation of the foams' mechanical properties is a quite complex task. Therefore, detailed studies are necessary in order to increase the viability of potential applications using this kind of material. The goal of this work is to study the mechanical behaviour of Aluminum foams obtained by Powder Metallurgy, when submitted to different loading conditions, by identifying the deformation mechanisms. To accomplish that, compression and three-point bending tests were conducted at different strain-rates. Results show that the deformation mechanisms depend on the loading conditions. In the strain-rate range used in this study, the influence of the strain-rate in the foams' compressive behaviour cannot be confirmed. On the other hand, this relation is clearly visible in the bending tests. Although the reproducibility of the foams' properties has not been achieved, causing distinct cellular structures, these materials have features that make them a good alternative for lightweight structural applications of energy absorption.