[發(fā)明專利]一種具有梯度界面的納米泡沫鋁復(fù)合夾心板及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710110295.1
• 申請(qǐng)日: 2017-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN106984818A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞市佳乾新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B22F3/11
• 分類號(hào): B22F3/11;B22F7/02;C22C47/14;C22C49/06;C22C49/14;C22C101/02
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 連平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于泡沫鋁夾心板材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有梯度界面的納米泡沫鋁復(fù)合夾心板及其制備方法。

背景技術(shù)

泡沫鋁夾心板是由固體框架或平面交錯(cuò)結(jié)構(gòu)形成許許多多胞狀氣孔的金屬材料，泡沫鋁夾心板的芯層為泡沫鋁或者泡沫鋁合金，面板為金屬面板，其中泡孔結(jié)構(gòu)分成閉孔和開孔兩種形式，其中開孔結(jié)構(gòu)是指內(nèi)部泡孔相互連接，每個(gè)泡孔不是封閉的，閉口結(jié)構(gòu)是指內(nèi)部的泡孔相互獨(dú)立，每個(gè)泡孔都是封閉的。因此，泡沫鋁夾心板具有良好的能量吸收特性、抗沖擊性、高比強(qiáng)度、電磁屏蔽、吸聲性能、高阻尼性、低熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率等，在電子、通訊、化工、冶金、機(jī)械、建筑、交通運(yùn)輸業(yè)、航空航天技術(shù)、軍事防護(hù)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，但是泡沫鋁夾心板在受力時(shí)易發(fā)生面層剝離現(xiàn)象，而且強(qiáng)度偏低，限制了應(yīng)用領(lǐng)域。

中國(guó)專利CN 103935080B公開的聚合物/泡沫鋁一體型復(fù)合夾心板，該夾心板中間為泡沫鋁芯層，上下兩面為聚合物/泡沫鋁復(fù)合層，上下表層為純聚合物保護(hù)面層，是將開孔的泡沫鋁板的兩頭分別浸漬于聚合物流體中固化形成，該方法制備的復(fù)合夾心板中取代了金屬面層，利用聚合物將面層和芯體成為一個(gè)整體，沒有明顯界面，整體性好，但是機(jī)械強(qiáng)度與金屬面層相比下降，承受能力降低。中國(guó)專利CN 103924112B公開的一種納米凹凸棒土泡沫鋁復(fù)合材料，將鋁粉、氧化鋁粉、發(fā)泡劑充分混合后，再與納米凹凸棒土混合，干燥成型，高溫?zé)Y(jié)得到產(chǎn)品。該產(chǎn)品通過(guò)納米凹凸棒土具有的特殊孔洞結(jié)構(gòu)，提高泡沫鋁材料的增強(qiáng)和增韌性能，進(jìn)而提高泡沫鋁材料的力學(xué)性能和耐久性能。由上述現(xiàn)有技術(shù)可知，現(xiàn)有的泡沫鋁夾心板都均在明顯的界面，界面兩側(cè)結(jié)構(gòu)與成分不連續(xù)，當(dāng)施加機(jī)械載荷時(shí)界面應(yīng)力不均勻或應(yīng)力集中，容易造成界面脫粘或者界面附近泡沫鋁的剪切和撕裂破壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有梯度界面的納米泡沫鋁復(fù)合夾心板及其制備方法，該具有梯度界面的納米泡沫鋁復(fù)合夾心板包括上下金屬面層、上下中層和芯層，芯層為具有梯度界面的泡沫鋁夾心層，上下中層為納米材料泡沫鋁復(fù)合層，上下金屬面層為鋁、鋁合金、鋼、鈦和鈦合金中的一種，本發(fā)明制備的納米泡沫鋁材料中不存在清晰界面，而是梯度界面區(qū)域，該界面區(qū)域內(nèi)成分和結(jié)構(gòu)連續(xù)過(guò)渡，且通過(guò)納米二氧化鈦納米纖維、碳納米管和微米顆粒狀SiC納米材料增強(qiáng)泡沫鋁夾心板的機(jī)械強(qiáng)度，因此本發(fā)明制備的泡沫鋁夾心板機(jī)械強(qiáng)度大，使用壽命高，不易分層，且制備方法簡(jiǎn)單，尺寸可控性高。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種具有梯度界面的納米泡沫鋁復(fù)合夾心板，所述具有梯度界面的納米泡沫鋁復(fù)合夾心板包括上下金屬面層、上下中層和芯層，所述芯層為具有梯度界面的泡沫鋁夾心層，所述上下中層為納米材料泡沫鋁復(fù)合層，所述上下金屬面層為鋁、鋁合金、鋼、鈦和鈦合金中的一種，所述上下金屬面層與上下中層、芯層之間不存在清晰界面，而是梯度界面區(qū)域，該界面區(qū)域內(nèi)成分和結(jié)構(gòu)連續(xù)過(guò)渡，所述納米材料為納米二氧化鈦納米纖維、碳納米管和微米顆粒狀SiC。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述上下中層中納米材料與泡沫鋁的質(zhì)量比為1:30-50，所述納米二氧化鈦納米纖維、碳納米管和微米顆粒狀SiC的質(zhì)量比為1:1:1。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述具有梯度界面的納米泡沫鋁復(fù)合夾心板的厚度為10.6-92mm，所述芯層的厚度為9-80mm。

本發(fā)明還提供了一種具有梯度界面的納米泡沫鋁復(fù)合夾心板的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鋁粉或者鋁合金粉與發(fā)泡劑氫化鈦粉再混料機(jī)上混合制成混合粉末，混料時(shí)長(zhǎng)為8-24h；

(2)將混合粉末中加入納米二氧化鈦納米纖維、碳納米管和微米顆粒狀SiC的納米材料，球磨1-3h，得到中間層粉末；

(3)根據(jù)泡沫鋁夾心板的成分設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，按照下述公式分別計(jì)算面板、泡沫鋁芯層分別占據(jù)夾心板的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

m面％＝D面×ρ面/(D面×ρ面+D中×ρ中+D芯×ρ芯)

m中％＝D中×ρ中/(D面×ρ面+D中×ρ中+D芯×ρ芯)

m芯％＝D芯×ρ芯/(D面×ρ面+D中×ρ中+D芯×ρ芯)

其中m％、D和ρ分別為質(zhì)量分?jǐn)?shù)、厚度和密度，“面”、“中”和“芯”分別代表面板、中間層和芯層；按照計(jì)算的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別稱取相應(yīng)重量的面板合金粉末、中間層粉末和芯層的混合粉末；