非凡的复合金属泡沫优于铝，用于飞机翼

复合金属泡沫，用尺子标尺。

飞机翼的主要边缘必须满足一组非常苛刻的特征。新的研究表明，钢复合金属泡沫（CMF）和环氧树脂的组合具有比目前广泛使用的铝的前缘材料更理想的特性。

“我们召集了我们的混合物质”infded cmf“，”Afsaneh Rabiei，关于工作论文的一份文件以及NCState的机械和航空航天工程教授。“饮食的CMF与铝的重量大致相同，而且具有更强硬，还具有其他特性，使其更具吸引力，从飞行性能，安全性和燃料效率的角度方面更具吸引力。”

CMF是一种泡沫，由中空的金属球体制成 - 由不锈钢或钛制成的材料制成 - 嵌入钢，铝或金属合金的金属基质中。对于本研究，研究人员使用了钢钢CMF，这意味着球体和基质都是由钢制成的。以前的工作已经发现金属泡沫非常强硬：它可以承受.50口径圆形，抵抗高温，并从高爆炸燃烧圆形中阻止爆压。

注入的CMF通过将钢 - 钢CMF浸入疏水的环氧树脂中并使用真空力来将树脂拉入空心球中并在钢基质本身中发现的更小的孔中。这导致约88％的CMF孔填充环氧树脂。

然后，研究人员测试了Infused CMF和航空航天级铝，以了解它们在三个方面进行的方式：接触角，这决定了水流的速度迅速;昆虫粘附，或者粘附在材料上的臭虫部分;和颗粒磨损，或材料堵塞的材料有多好。所有这些因素都会影响飞机翼的前沿的性能。

接触角是一种衡量水在表面上珠子的程度。材料的接触角越低，水挤压到表面。这与飞机翼相关，因为机翼上的水积聚可能会影响飞机性能。研究人员发现，浸入的CMF的接触角比铝高130％ - 显着改善。

昆虫粘附以两种方式测量：通过在材料上产生的昆虫残留物的最大高度，并通过昆虫残留物在材料表面上覆盖的面积的量。再次，在最大高度方面，将CMF优于60％，在覆盖的表面积方面达到60％。

研究人员还进行了砂砾爆炸实验，以模拟飞机机翼随着时间推出的磨损和撕裂引起的侵蚀。研究人员发现，虽然砂砾爆炸确实增加了注入的CMF的表面粗糙度，但它仍然比铝更好。例如，在最坏的情况下，浸入的CMF仍然具有比铝高50％的接触角。

换句话说，浸泡的CMF通过腐蚀和磨损保留了其性质，这表明它将使前沿翼组件更长的寿命 - 并降低与维护和更换相关的成本。

“铝是目前是制造固定翼和旋翼飞机翼的前缘的首选材料，”拉比伊说。“我们的结果表明，注入的CMF可能是一个有价值的更换，提供相同体重的更好的性能。

“通过同样的令牌，结果表明我们可以使用不同的材料来为基质或球体进行不同的材料，以产生在重量的一部分下执行和传统铝的组合。无论哪种方式，您都需要提高性能和燃油效率。“

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本文于2019年10月18日在申请的表面科学杂志上发表。纸张的第一个作者是雅各布马克思，博士。 NCState的学生。本文由Samuel Robbins，Zane Grady，Frank Palmieri和Nasa Langley Research Center的克里斯托弗J.Wohl共同撰写。

参考：“聚合物注入复合金属泡沫作为潜在的飞机领先的材料”由雅各布C. Marx，Samuel J. Robbins，Zane A. Grady，Frank L. Palmieri，克里菲利夫·沃赫和Afsaneh Rabiei，2019年10月18日，应用表面科学.doi：
10.1016 / j.apsusc.2019.144114

该研究是在NNX17AD67A的授予号码下的NASA支持。