[發明專利]一種徑向負梯度泡沫鋁夾芯板及其制備方法

有效

• 申請號: 202010046792.1
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111196063B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 王根偉;王維;劉冕;宋輝;郭美卿
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;B32B15/08;B32B15/18;B32B15/20;B32B17/06;B32B3/22;B32B7/10;B32B7/12;B32B37/10;B32B37/12
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 翟沖燕

本發明屬金屬材料結構設計技術領域，提供一種徑向負梯度泡沫鋁夾芯板。為層狀結構，自下而上依次為下板層、徑向負梯度泡沫鋁芯層和上板層；上層板和下層板內表面用膠粘或焊接與徑向梯度泡沫鋁芯層的頂部和底部連接固定；徑向負梯度泡沫鋁芯層為若干徑向負梯度泡沫鋁單胞在平面內依次排列組成，單胞之間的接觸部位焊接或二次發泡連接；負梯度泡沫鋁單胞的密度以正方形形心出發，沿半徑方向逐漸增加。結構合理、性能優異，密度低、比剛度大、比強度高、穩定性好、抗沖擊性、電磁屏蔽、阻尼特性優良、低熱導率和電導率、絕熱、隔音，在化工、冶金、機械、建筑土木、高速汽車、船舶、包裝運輸、航空航天、軍事防護等工程材料領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于金屬材料結構設計技術領域，具體涉及一種徑向負梯度泡沫鋁夾芯板及其制備方法；該徑向負梯度泡沫鋁夾芯板適用于建筑土木、航空航天、高速列車船舶、風機葉片等工程材料領域。

背景技術

泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加入添加劑經過發泡工藝后制成的，它同時兼有金屬和氣泡特征，是一種具有復雜細觀結構的新型多功能材料，具有比強度高、比剛度高和能量吸收好等特性。梯度泡沫材料指的是其成分或結構逐漸變化而使相應的材料力學性能發生變化的一種材料。梯度泡沫材料種類較多，例如層級梯度或連續梯度結構，以及體積含量、形狀、方向等存在梯度的情況，其力學性能具有良好的可設計性，因此受到了廣泛的關注。

泡沫鋁夾芯板是由外面板層和泡沫鋁內芯構成的金屬材料，它不僅宏觀上具有夾芯結構的復合特征，而且在充分發揮泡沫鋁材料自身特點的同時，解決了單一泡沫鋁強度較低，難于連接等問題。泡沫鋁夾芯板具有密度低、比剛度大、比強度高、穩定性好、抗沖擊、電磁屏蔽、阻尼特性優良、熱導率和電導率低、絕熱、隔音等特點，在電子、通訊、化工、治金、機械、建筑、汽車、船舶、包裝運輸、航空航天技術、軍事防護等領域都具有廣闊的應用前景。

常見的泡沫鋁夾芯板使用均勻泡沫鋁作為夾層板的芯材，目前均勻泡沫鋁夾層板在設計理論和制造技術上也已較為成熟，能夠制備出來的內芯填充物均采用均勻泡沫鋁加工成形。然而，均勻泡沫鋁夾芯板強度較低，限制并影響了其在承力結構上的推廣應用，且從輕量化的角度而言，夾層板中的均勻泡沫芯層并不是最優的，因此有必要設計一種優化的內芯結構以及制備方法來滿足泡沫鋁夾芯板的應用需求。

發明內容

為了解決現有技術存在的不足，本發明提供了一種徑向負梯度泡沫鋁夾芯板及其制備方法。所制備的徑向負梯度泡沫鋁夾芯板結構合理、性能優良。通過對泡沫鋁芯層設計合理的密度分布形狀，不僅具有質量小、吸能效率高的特點，還使其與相同橫截面積同等高度的均勻泡沫鋁夾芯板相比在抗壓、抗彎強度方面均有較大增加，增強了泡沫鋁芯層的力學性能，有效提高了泡沫鋁夾芯板承受面外載荷時的保護效果。

本發明解決技術問題所采用的技術方案為：一種徑向負梯度泡沫鋁夾芯板，所述徑向負梯度泡沫鋁夾芯板為層狀結構，自下而上，依次為下板層、徑向負梯度泡沫鋁芯層和上板層；其中：上層板和下層板內表面采用膠粘或焊接，平行、對稱與徑向負梯度泡沫鋁芯層的頂部和底部連接固定；徑向負梯度泡沫鋁芯層為若干徑向負梯度泡沫單胞在平面內依次排列組合得到。