[發(fā)明專利]一種內(nèi)置泡沫鋁的空心點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)成形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010463604.5
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111805170B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武永;馬嘉;陳明和;謝蘭生;吳迪鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23Q11/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 陶得天

一種內(nèi)置泡沫鋁的空心點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)成形方法。本發(fā)明涉及金屬?泡沫鋁的復(fù)合材料的制備方法。提出了一種結(jié)合金屬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)良好的力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)功能和泡沫鋁材料優(yōu)秀的力學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)和熱學(xué)特性，通過點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的氣脹成形和泡沫鋁的二次發(fā)泡法將兩者的制造過程合并，得到具有兩者優(yōu)勢的，集多種功能于一身的金屬點(diǎn)陣?泡沫鋁復(fù)合材料的內(nèi)置泡沫鋁的空心點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)成形方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為：按以下步驟進(jìn)行成形：S1、發(fā)泡原料制備；S2、空心點(diǎn)陣原料加工；S3、真空擴(kuò)散焊接；S4、超塑成形；S5、排氣；S6、澆注；S7、冷卻；S8、發(fā)泡。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)各種尺寸的，多種材料的金屬點(diǎn)陣?泡沫鋁復(fù)合材料的制備，有較強(qiáng)的泛用性，可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬-泡沫鋁的復(fù)合材料的制備方法，具體為一種金屬點(diǎn)陣-泡沫鋁復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

泡沫鋁作為一種孔尺寸與孔結(jié)構(gòu)分布無序的超輕多孔金屬材料，近年來隨著其制備與加工技術(shù)的提高被大量應(yīng)用于汽車，航空航天等領(lǐng)域。泡沫鋁是一種由鋁或鋁合金基體和氣孔組成的復(fù)合金屬材料，具有很多實(shí)體金屬材料沒有的優(yōu)異性能，包括密度小，比強(qiáng)度高等；并因?yàn)槠洫?dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)秀的力學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)和熱學(xué)特性，包括隔熱，減震，吸能和電磁屏蔽等。

而與孔尺寸與孔結(jié)構(gòu)分布無序的金屬泡沫相比，基于擴(kuò)散焊接工藝的三維點(diǎn)陣夾層結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)更均勻、單元尺寸精確可控的特性，且其連接筋條由軋制板材超塑拉伸而成，其材料組織性能比金屬泡沫結(jié)構(gòu)更優(yōu)異，在一定的孔隙率及相對密度下可根據(jù)構(gòu)，點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)類型、成形件的性能要求（剛度、強(qiáng)度、冷卻效率等）設(shè)計(jì)合理的單元結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)功能，且具備降噪、隔聲、散熱、布置管線、通液、通氣等優(yōu)良特性。

目前，多數(shù)的多孔金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)用都是單一結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，功能單一，很多情況下無法兼顧良好的力學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)和熱學(xué)特性和優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、剪切強(qiáng)度以及承載能力。通常使用的泡沫鋁管材或板材優(yōu)良的吸能能力，但其抗橫向剪切能力較差；而常用的空心點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)雖有良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但抗沖擊能力較差。

CN102416714A中發(fā)明了一種通過膠接將三角棱柱或者梯形棱柱插入金字塔結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣金屬夾層板或波紋結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣金屬夾層板的孔中進(jìn)行填充并成形的方法。它先將沖孔菱形網(wǎng)或平整過的拉伸網(wǎng)采用模壓、折疊技術(shù)形成金字塔芯體；然后,根據(jù)金字塔結(jié)構(gòu)芯體或波紋結(jié)構(gòu)芯體中孔的空間尺寸,將塊狀泡沫鋁切割成相適應(yīng)的三角棱柱或者梯形棱柱；最后,在三角棱柱或者梯形棱柱與金字塔結(jié)構(gòu)芯體或波紋結(jié)構(gòu)芯體接觸面上均勻涂覆一層膠粘劑,然后進(jìn)行填充,將空間孔結(jié)構(gòu)全部插滿,靜置或于40-60℃烘箱中固化,得到點(diǎn)陣金屬一泡沫鋁復(fù)合材料。該方法雖然簡單易操作，但是點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與泡沫鋁結(jié)合不夠緊密，處理不當(dāng)極易造成泡沫鋁從點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中脫出。

CN107599445B中發(fā)明了一種使用可熔性合金型芯成型技術(shù)和采用特定的注入方式進(jìn)行VARTM成型的方法。先按照設(shè)計(jì)要求制備低熔點(diǎn)合金型芯模；再進(jìn)行點(diǎn)陣芯三角纖維穿插，上下面板底層纖維鋪設(shè)，將底層纖維織物鋪設(shè)于表面并固定；進(jìn)行多束梯形纖維的穿插，泡沫夾層的布置及面板頂層纖維的；最后按照特定的鋪設(shè)方法和注入順序進(jìn)行VARTM成型，加熱融化可熔性合金型芯。該方法生產(chǎn)效率高、力學(xué)性能好，但是只可以使用低熔點(diǎn)合金，有一定的局限性，而且難以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展，金屬泡沫材料和空心點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)丟受到廣泛的重視和應(yīng)用。因此，如何將二者的優(yōu)劣互補(bǔ)，得到具有優(yōu)秀的力學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)和熱學(xué)特性的兩者結(jié)合結(jié)構(gòu)并開發(fā)出一種簡便有效的制造工藝迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對以上問題，提出了一種結(jié)合金屬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)良好的力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)功能和泡沫鋁材料優(yōu)秀的力學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)和熱學(xué)特性，通過點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的氣脹成形和泡沫鋁的二次發(fā)泡法將兩者的制造過程合并，得到具有兩者優(yōu)勢的，集多種功能于一身的金屬點(diǎn)陣-泡沫鋁復(fù)合材料的內(nèi)置泡沫鋁的空心點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)成形方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：按以下步驟進(jìn)行成形：