[發明專利]一種泡沫鋁-波紋板復合夾層板及其制備方法

有效

• 申請號: 201410409859.8
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104175623A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 王文斌;張錢城;楊肖虎;盧天健;閆雷雷
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B32B3/26
• 分類號: B32B3/26;B32B3/28;B32B15/04;B32B33/00;B32B38/18;B32B37/15
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于超輕多孔金屬材料技術領域，具體涉及一種泡沫鋁-波紋板復合夾層板及其制備方法。

背景技術

超輕多孔金屬材料是近些年來隨著材料制備以及機械加工技術的迅速發展而出現的一類新型多功能材料，具有結構功能一體化的特征。其芯體具有高孔隙率，其微結構按規則程度可分為無序和有序兩大類，前者包括閉孔泡沫鋁材料，而后者包括二維點陣材料(如波紋結構)與三維桁架結構(如金字塔結構、四面體結構)。

泡沫金屬具備孔隙率高的特點，有優良的吸能、吸聲、隔熱、減震性能，但因為制備中不可避免產生的孔結構缺陷，其強度和剛度都比較低。點陣金屬夾層板的比強度和比剛度高，作為結構材料優勢明顯，但其芯體或者節點往往容易在較低的應變時就達到應力峰值，繼而軟化失效。將二者復合，可以實現兩種材料優勢性能的整合，彌補各自力學性能的不足，從而獲得力學性能大幅提升的新型復合結構。

現有的泡沫鋁-波紋板復合夾層板的制備方法，采用膠粘的方法實現了點陣材料和泡沫鋁的復合。但是，受膠粘強度的限制，所制得的復合材料在承載過程中往往會發生脫粘、脫焊等現象，影響其整體力學性能。而且現有制備方法工藝比較繁瑣，且對泡沫鋁切割精度要求較高，總體制造成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種泡沫鋁-波紋板復合夾層板及其制備方法，將泡沫鋁在波紋夾層板中原位發泡形成冶金結合界面，從而改善整體力學性能，獲得多功能的泡沫鋁-波紋板復合夾層板。

為達到上述目的，本發明的制備方法如下：

1)首先，將平整過的金屬板材采用模壓或折疊技術制成波紋芯體；采用釬焊或激光焊將波紋芯體與面板焊接制成波紋板；

2)其次，將基體粉料和發泡劑放入混料機混合均勻，得到混合好的粉料；其中，基體粉料和發泡劑的質量比為98～99.8：0.2～2；

3)接著，通過粉末連續擠壓工藝，控制擠壓比大于10，將混合好的粉料擠壓成初步的坯料；然后將該坯料放入模具壓制得到可發泡預制體；其中，基體粉料的質量為可發泡預制體總質量的98％～99.8％；

4)再次，將可發泡預制體填入波紋板中后放入氣氛爐中發泡；以30～120℃/min的加熱速度將溫度自室溫升高到基體粉料的熔點以上30～60℃，并保溫5～30min，待預制體膨脹形成完全充滿于波紋板孔隙的泡沫鋁后，采用沖擊射流的方式冷卻泡沫鋁，得到泡沫鋁-波紋板復合夾層板。

將波紋芯體與面板焊接前清洗掉波紋芯體和面板上的油污和銹跡；所述的金屬板材的材質為碳鋼、不銹鋼、鎳合金或鈦合金。

所述的基體粉料為純鋁粉、鋁硅合金、鋁合金粉或鋁粉與硅粉的混合物，其中鋁粉與硅粉的混合物中硅粉的質量分數為6％～12.5％。

所述基體粉料粒度為40～150微米。

所述鋁硅合金具體為AlSi6、AlSi7或AlSi12.5；鋁合金粉具體為AlSi₇Mg或AA6061。

基體粉料為工業純鋁粉時，加熱到690～730℃之間，基體粉料為AlSi6時，加熱到610～650℃之間，基體粉料為AlSi7時，加熱到610～650℃之間，基體粉料為AlSi12時，加熱到610～660℃之間，基體粉料為AlSi₇Mg時，加熱到610～650℃，基體粉料為AA6061時加熱到650～710℃之間。

所述發泡劑為氫化鈦，粒度為50～200微米；所述的粉末連續擠壓工藝所得可發泡預制體密實度不低于99％，模壓壓強為150～350MPa。

將所述可發泡預制體填入波紋板中前，將波紋板與可發泡預制體進行酸堿洗以去除其表面氧化膜并干燥；所述的可發泡預制體的形狀為絲狀、圓柱狀或者截面為多邊形的柱狀體。

所述的氣氛爐中的保護氣體為氮氣或者氬氣。

一種制備的泡沫鋁-波紋板復合夾層板，該復合夾層板由波紋芯體與面板制成的波紋夾層板以及間隔性填充在波紋芯體的孔隙中的泡沫鋁組成。