[發明專利]一種ABA型三明治復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010329512.8
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111516314B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 姜風春;曹夢馨;果春煥;秦若男;崔旭;王振強;王建東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;B32B3/08;B32B3/26;B32B37/10;B22F7/04;B22F3/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供的是一種ABA型三明治復合材料，其特征是，所述ABA型三明治復合材料由三層組成，上、下層為金屬層狀復合材料，芯層為金屬空心球復合材料；所述金屬層狀復合材料為鈦鋁層狀復合材料，所述金屬空心球復合材料為鋁基的不銹鋼空心球復合材料，經真空熱壓燒結方法一步成形得到的ABA型三明治復合材料。本發明將鈦鋁層狀復合材料和鋁基的金屬空心球復合材料進行復合，獲得了一種界面結合良好、一次形成的新型三明治復合材料，結合了鈦鋁層狀復合材料韌性層脆性層結合、多界面和鋁基的金屬空心球復合材料輕質吸能的優勢，有利于開發成為新型三明治復合裝甲材料。

技術領域

本發明涉及的是一種復合材料及其制備方法，尤其涉及ABA型三明治復合材料及其制備方法，屬于高性能裝甲防護技術領域。

背景技術

裝甲防護是制約武器系統生存能力最為基礎也是最為關鍵的組成部分，裝甲防護所需材料主要由金屬裝甲、陶瓷裝甲、凱夫拉(芳綸復合材料)裝甲材料等。其中，陶瓷裝甲和金屬裝甲為均質裝甲材料，它們的裝甲厚度常常在一米以上，存在質量大、機動性較差的局限性。凱夫拉裝甲材料雖具有高強、高韌等優勢，輕質的同時抵御穿甲彈侵徹能力，其中的纖維拉伸以阻擋彈體沖擊起到了顯著作用，但其在戶外長期使用容易發生老化，導致使用壽命較低。由此可見，現有裝甲防護系統所用材料，均存在或多或少的局限性，影響了它們在工程上的應用。在現有裝甲防護材料存在局限性的基礎上，發展了新型的復合裝甲系統和新型裝甲防護材料，均朝著輕質、厚度小、可設計性強、便于維護等特點的方向發展。如，間隙復合材料、蜂窩結構復合材料、三明治復合材料等，以減少裝甲結構的重量和厚度，克服現有裝甲系統的部分局限性，提高裝甲結構和材料的可設計性和可更換性。

隨著新材料的不斷涌現，尤其是金屬層狀復合材料和金屬空心球復合材料的出現，使得輕質高性能裝甲防護結構的發展提供了新的思路。主要是因為金屬層狀材料是由兩種材料的金屬板材以交替排布的方式通過熱壓燒結等方法復合而成，其具有獨特的多界面設計和微觀結構，脆性裂紋、層裂、裂紋偏轉等方式使得材料的吸能性能較高。而金屬空心球復合材料是一種以毫米級金屬空心球充當造孔劑制備的復合金屬泡沫，通過鑄造或粉末冶金的方法將金屬空心球和鋁(合金)金屬基體進行結合。這種金屬基金屬空心球泡沫具有輕質、吸能的優點，在強度上優于發泡金屬，能夠在載荷下吸收大量能量，具有發展成為裝甲材料的前景。

隨著裝甲防護結構的不斷更新，現在常用的三明治結構作為裝甲防護結構的熱門系統，越來越引起人們的重視。三明治復合材料是由上下兩層金屬板及夾芯層材料組成的，如以PET為夾芯、金屬板為外層的三明治復合材料，可根據要求性能的不同，可進行設計，并在較多領域獲得了應用。

發明內容

一種ABA型三明治復合材料，所述ABA型三明治復合材料由三層組成，上、下層為金屬層狀復合材料，芯層為金屬空心球復合材料；

所述金屬層狀復合材料為鈦鋁層狀復合材料，所述金屬空心球復合材料為鋁基的不銹鋼空心球復合材料，經真空熱壓燒結方法一步成形得到的ABA型三明治復合材料。

本發明還包括如下特征：

1.由以下工藝制備：

將上層-芯層-下層的材料依順序放入模具中壓實，放入真空熱壓燒結爐中進行加壓燒結；

加熱至450℃，加熱過程中保持壓力10-15MPa；在450℃保溫30min，保溫過程中保持壓力10-15MPa；

加熱至550-600℃，加熱過程中將壓力降低至5-10MPa；在580-600℃保溫2h，保溫過程中將壓力降低并保持在3-5MPa，最后隨爐冷卻至室溫得到ABA型三明治復合材料。

2.所述鈦鋁層狀復合材料由三層組成，按照“鈦板-鋁板-鈦板”的順序進行排布。

3.所述鈦板為TC4鈦合金板材，鋁板為1100純鋁板材。