[發明專利]粉末成形制備泡沫鋁夾芯板的方法

有效

• 申請號: 201611163648.6
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106735245B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 羅洪杰;于路;吳偉成;盧曉通;林皓;徐建榮;張志剛;吳林麗
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B22F7/02
• 分類號: B22F7/02;B22F3/11
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

一種粉末成形制備泡沫鋁夾芯板的方法，屬于層狀復合材料領域。該方法具體步驟為：按照泡沫鋁夾芯板的原料配比，稱料；將稱量的芯層原料混合；按泡沫鋁夾芯板的面板?芯層?面板的三明治式結構，將面板原料?芯層混合粉料?面板原料均勻鋪于壓制模具壓制，壓力為300～500MPa，保壓5～15分鐘，得到預制坯；將發泡模具放入加熱爐內加熱后，將預制坯置于發泡模具的空腔內，并閉合發泡模具，保溫發泡后冷卻，制得泡沫鋁夾芯板。該方法利用粉末壓制技術可一次形成預制坯，制得的泡沫鋁夾芯板厚度可控、結構均勻，其泡沫芯層和面板之間完全融合，不存在界面強度低和脆性大的問題，提高了泡沫鋁夾芯板的力學性能，應用范圍更為廣泛。

技術領域

本發明涉及一種層狀復合材料的制備方法技術領域，具體涉及一種粉末成形制備泡沫鋁夾芯板的方法。

背景技術

以泡沫鋁為芯材、以致密金屬板(如鋼板、鋁板、鈦板、鎳板等)為面板制成的三明治式復合結構，簡稱泡沫鋁夾芯板。泡沫鋁夾芯板不但繼承了泡沫鋁材料的輕質高強、減震吸能和電磁屏蔽等優點，且因芯層對外殼的分隔而有效地增大了夾芯結構的慣性矩，進而形成了一種高比強度和比剛度的輕量化結構，可在交通運輸、航空航天和建筑等領域具有廣泛的應用前景。

現有制備泡沫鋁夾芯板的方法主要分為膠粘連接和金屬化連接。所謂膠粘連接就是將金屬面板與泡沫鋁夾芯層直接用樹脂膠粘接在一起。該方法簡單易行，但存在的最大問題是結合界面易老化和不耐高溫。金屬化連接是用合金層或金屬過渡層作為面板與泡沫鋁夾芯層的連接劑。由于連接劑為金屬，即所謂的界面間形成冶金結合，則不存在老化問題，同時使用溫度也得到較大幅度的提高。因此，采用金屬化連接制備的泡沫鋁夾芯板作為結構材料使用時，其應用范圍更廣。但采用金屬化連接制備泡沫鋁夾芯板時，所需生產設備復雜，工藝流程較長、制作成本普遍較高。如：文獻《Aluminium Foam Sandwich Panels：Manufacture，Metallurgy and Applications》公開了一種采用粉末冶金法制備出規格為1m×2m的泡沫鋁夾心板材的方法。該方法首先將鋁粉與發泡劑、添加劑進行充分混合，然后將混合物壓制成密實的預制坯體，再通過熱軋和冷軋使預制坯體與面板復合，最后放入發泡爐內并使溫度升至預制坯體所用基體金屬的固相線以上并保溫一定時間，利用發泡劑分解產生的氣體在熔融狀態下的芯層內部形成無數的氣孔，經冷卻可得到泡沫鋁夾心板材料。又如：發明專利CN200510052089具體公開了一種泡沫金屬的鑄軋連續生產方法，其采用熔體二次發泡的方式制備泡沫鋁夾心板。這種方法首先將45#鋼和純鋁分別在1450℃和720℃下熔化，然后在鋁熔體中加入增黏劑和發泡劑，通過攪拌使它們在鋁熔體中均勻分散。再將45#鋼和鋁熔體澆入4擋板的立式兩輥軋機并進行軋制，得到鋼/鋁/鋼夾層板發泡前軀體帶材，該帶材再經二次加熱和發泡，可得到鋼/泡沫鋁/鋼復合的泡沫鋁夾心板。另外，從上述兩篇文獻描述的泡沫鋁夾芯板制備方法中還可以看出，其技術思想是將面板(鋁板、鋼板)與可發泡預制坯先進行預結合，然后再通過加熱發泡來獲得具有金屬化連接界面(冶金結合)的泡沫鋁夾芯板。

相對于上述兩種技術方案，發明申請CN104960270A公開了一種界面冶金結合泡沫鋁板的制備方法。該方法先將已經制備完成的適當密度、孔隙率和厚度的泡沫鋁板材進行表面清潔處理，然后放置于一定溫度的加熱平臺之上；待與加熱平臺接觸的泡沫鋁板材一側溫度升到一定程度之后，再于該泡沫鋁板材的上表面施加機械壓力，使受熱軟化的泡沫鋁板材發生物理變形，進而在泡沫鋁板材的一側表面形成近似于面板的蒙皮層；重復上述操作可在泡沫鋁板材的另一側形成近似于面板的蒙皮層，得到具有冶金結合界面的泡沫鋁夾芯板。該方法與上述兩種技術路線的不同之處主要在于其面板(蒙皮層)是在泡沫鋁夾芯板制備過程中形成的，即該方法是先形成泡沫鋁夾芯，后形成面板；而前述方法是先形成面板與可發泡預制坯的夾芯結構，然后再經發泡而形成泡沫鋁夾芯板。盡管該方法比較簡單，但其制備的泡沫鋁夾芯板的面板致密程度不高，且在高溫下對泡沫鋁板材施加壓力也會對已有泡沫結構造成一定程度的損壞，進而影響所制備的泡沫鋁夾芯板的使用性能。

發明內容