[發明專利]金屬波紋?金屬橡膠復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710017487.8
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106808759A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 王永靜;張陵;張志家;薛曉敏;吳建均
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;B32B3/28;B32B3/08;B32B33/00;B32B38/00;B32B37/12
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明涉及承載減振吸能結構材料技術領域，具體涉及一種金屬波紋‐金屬橡膠復合材料及其制備方法。

背景技術

金屬橡膠可承受較大的變形，在受到載荷作用產生變形時，金屬絲之間相互擠壓、滑移，產生摩擦，可以耗散大量的能量，從而起到減振的作用。金屬橡膠具有阻尼性能好、環境適應能力強、可用于復雜載荷工況、使用壽命長、結構與性能可設計等諸多優點，不僅可以滿足航空航天、軍事裝備、石油化工海洋平臺等惡劣環境的需求，也可用于機械、交通、土木工程等領域。金屬橡膠是一種彈性多孔材料，除具有減振功能外，還可用于熱管、過濾器、節流閥、軸承、吸聲材料等，具有廣闊的市場前景。

目前，常見的多孔金屬夾層板多為波紋或泡沫鋁等單一結構，僅具備單種的功能，或者是單種功能較強而其它功能弱化，如金屬波紋夾層板橫向抗剪切強度及承載能力較強，但是耗能性能較差，而金屬橡膠材料在寬頻域內具有較大的阻尼系數，損耗因子為0.1～0.3，其吸能減振作用顯著。金屬波紋作為承載結構，其減振吸能效果較差，金屬橡膠具有很好的減振吸能性能，但不能單獨承載結構，兩者復合制作成金屬波紋‐金屬橡膠復合阻尼材料可以實現優勢互補，提高材料的質量效率。

發明內容

本發明為了發揮金屬波紋和金屬橡膠各自的優勢，通過復合的方式實現各自的功能優勢集成，實現高強度，高吸能等多種功能于一身的金屬波紋‐金屬橡膠復合材料及其制備方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種金屬波紋‐金屬橡膠復合材料，包括面板1，固定在面板1間的波紋結構芯體2，面板1與波紋結構芯體2形成波紋結構點陣金屬夾層板，所述波紋結構點陣金屬夾層板的波紋結構芯體2的孔4中插滿金屬橡膠3。

所述金屬橡膠3以金屬絲為原料制成。

所述金屬絲的材料為奧氏體不銹鋼絲、形狀記憶合金絲、阻尼合金絲或鎳基高溫合金絲，所述金屬橡膠3的密度為0.9g/cm³～1.8g/cm³，金屬橡膠3的相對密度為10％～24％。

所述面板1和波紋結構芯體2的材料為金屬板材。

所述金屬板材為鋁合金板、不銹鋼板、鎳板或鈦板。

一種金屬波紋‐金屬橡膠復合材料的制備方法，包括如下步驟：

1)首先將平整過的金屬板材采用模壓、折疊技術形成波紋結構芯體2，然后將波紋結構芯體2和金屬板材的面板1清洗去除油污和銹跡，采用釬焊或激光焊或粘接劑粘接將波紋結構芯體2與面板1焊接制成波紋結構點陣金屬夾層板；

2)以金屬絲為原料，金屬絲直徑為纏繞編織成螺線卷，螺線卷直徑為螺距與螺線卷直徑相等，使其具有均勻的螺距，經定螺距拉伸處理，按照預設的質量沿模具縱向、橫向以及縱橫相間的任意方向進行排列鋪放，得到金屬橡膠坯料，制成毛坯，然后根據波紋結構芯體2中孔4的空間尺寸制作相應的模具，將坯料放入模具中并經壓力機反復加壓成型，其中在制作三項受力要求的阻尼試件時，在壓制過程中在垂直于壓制成型的方向施加振動載荷以獲得三向阻尼和強度均勻的構件；成型的坯件需經573±5K的30～45分鐘的熱穩定處理，最后制成與波紋結構芯體2中孔4的空間尺寸相適應的三角棱柱或者梯形棱柱的金屬橡膠3；

3)最后，在三角棱柱或者梯形棱柱的金屬橡膠3與波紋結構芯體2的接觸面上均勻涂覆一層膠粘劑，將三角棱柱或者梯形棱柱的金屬橡膠3放置在波紋結構點陣金屬夾層板的孔4中進行填充，將孔4全部插滿，于40℃～60℃烘箱靜置固化兩小時，從而粘接為一體，制備成金屬波紋‐金屬橡膠復合材料。

步驟1)和步驟3)所述的膠粘劑為環氧樹脂類或甲基丙烯酸酯類。

和現有技術相比較，本發明具備如下優點：

本發明應用金屬波紋的力學性能以及金屬橡膠的吸能、減振的優勢，將兩種結構復合進而實現多功能的耦合，獲得綜合性能更加優異的結構功能一體化材料。與蜂窩結構相比，本發明具有通孔結構，更便于與金屬橡膠的復合且成本較低。

這種金屬波紋‐金屬橡膠復合材料，在交通運輸、機械制造、軍事領域具有廣泛的應用前景，它可以有效增加結構阻尼，且具有非線性、變阻尼特性，能夠改善結構的抗震、減振、吸聲性能，尤其在機械制造行業中，更可以發揮其高強度、高剛度和優良的阻尼性能。此外，這種復合多孔材料具有全環境適應性，耐腐蝕，耐高低溫，不老化，真空不揮發等優異性能，重量較輕，其制造簡便、成本較低，使用壽命長。

附圖說明

圖1為波紋結構夾層板的結構示意圖。