一种抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材的制作方法

本发明属于复合板材领域，涉及一种抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材。

背景技术：

泡沫金属是以金属或金属合金为基体，包含大量胞孔的轻质多孔材料。由于其结构的特殊性，使其具有低密度、比表面积大、高比强度、高阻尼、吸能、吸声、隔热以及电磁屏蔽等特性，应用十分广泛。

在各种泡沫金属中，鉴于金属铝具有熔点低、铸造性能好、成本低廉等优点，泡沫铝一直是泡沫金属研究中的重点方向。而其优异的物理和力学性能，使其广泛应用于轻质结构、应变隔离、机械阻尼、振动控制、声音吸收、能量控制、耐高温包装、家具、墙面镶板、热量控制、铸造用自耗型芯、生物相容性、过滤器、电屏蔽、电极和催化剂载体等。

实际应用中，为克服泡沫铝本体强度较低的缺点，传统的泡沫铝板材通常在泡沫铝的两侧增加刚性金属薄板后进行使用。在这种板材结构中，刚性金属薄板主要承载轴向载荷，增强了泡沫铝的抗弯和抗拉伸能力；而泡沫铝芯材主要承载剪切载荷。在总质量几乎没有增加的情况下，这种结构显著增强了板材的抗屈曲和弯曲的承载能力，并大大增强了抗冲击能力。

然而，这种传统的泡沫铝板材，在碰撞中初始阶段会受到较高的峰值力的影响，发生弯曲变形从而导致失稳失效，降低其吸能能力。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

一种抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材，其特征在于，包括：

m层芯材和m+1层金属薄板，其中，m为大于1的正整数，芯材与金属薄板按交替顺序依次叠合且两侧最外层为金属薄板，相邻芯材与金属薄板之间的固连方式为胶粘结合或冶金结合。

各层芯材为密度和厚度相同、结构均匀的泡沫铝板材或蜂窝铝板材。

各层金属薄板为铝合金薄板、薄钢板或钛合金板，其厚度为0.5-1.0mm。

本发明提供的抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材，还可以具有这样的技术特征，其中，胶粘结合使用粘结剂或粘结剂预制胶膜。

本发明提供的抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材，还可以具有这样的技术特征，其中，冶金结合为钎焊或液体扩散焊接。

本发明提供的抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材，还可以具有这样的技术特征，其中，芯材的层数为三至五层。

发明作用与效果

根据本发明的抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材，采用叠层夹芯结构，形成了逐层的抗压吸能结构，在材料发生塑性变形过程中，显著延长了缓冲的应力平台区，提高了在塑性变形阶段的吸能效率，因此在工程应用中具有明显的性能优势。其中起支撑作用的刚性金属薄板提高了材料整体的刚性抗弯强度，提高板材在缓冲过程中发生弯曲时的吸能效果。另外本发明提供的抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材制造工艺并无显著难点，且成本低廉，适合在工业化生产中推广。

附图说明

图1是本发明实施例的抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材的示意图，其中1为金属薄板，2为芯材；

图2是本发明叠层结构与无层间薄板的多层结构抗压性能测试曲线。

具体实施方式

以下结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式。

<实施例>

图1是本发明实施例的抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材的示意图，其中1为金属薄板，2为芯材。

如图1所示，抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材，包括：m层芯材和m+1层金属薄板，其中，芯材的层数为三至五层。

芯材与金属薄板按交替顺序依次叠合且两侧最外层为金属薄板。

各层芯材为密度和厚度相同、结构均匀的泡沫铝板材或蜂窝铝板材。

各层金属薄板为铝合金薄板、薄钢板或钛合金板，其厚度为0.5-1.0mm。

通过用机械或化学方法除去芯材待连接表面的氧化层，其中，机械方法为用砂纸打磨、钢丝刷打磨钢丝球打磨中的至少其中一种，化学方法为使用片碱溶液或片碱硝酸钠混合溶液清洗。

相邻芯材与金属薄板之间通过胶粘结合或冶金结合的方式进行固连，其中，胶粘结合使用粘结剂或粘结剂预制胶膜，冶金结合为钎焊或扩散焊接。

图2是本发明叠层结构与无层间薄板的多层结构抗压性能测试曲线。

如图2所示，在材料发生塑性变形过程中，发明实施例的抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材显著延长了缓冲的应力平台区，提高了在塑性变形阶段的吸能效率。

实施例作用与效果

根据本发明的抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材，采用叠层夹芯结构，形成了逐层的抗压吸能结构，在材料发生塑性变形过程中，显著延长了缓冲的应力平台区，提高了在塑性变形阶段的吸能效率，因此在工程应用中具有明显的性能优势。

其中起支撑作用的刚性金属薄板提高了材料整体的刚性抗弯强度，提高板材在缓冲过程中发生弯曲时的吸能效果。

另外本复合板材制造工艺无显著难点，且成本低廉，适合在工业化生产中推广。

以上实施例仅用于说明本发明提供的抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材的实施方式及运行结果，但本发明并不仅仅限定于在上述实施例中进行，对于其他类型的应用，本发明提供的复合板材也同样有效。

技术特征：

1.一种抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材，其特征在于，包括：

m层芯材和m+1层金属薄板，

其中，m为大于1的正整数，所述芯材与所述金属薄板按交替顺序依次叠合且两侧最外层为所述金属薄板，相邻所述芯材与所述金属薄板之间的固连方式为胶粘结合或冶金结合，

各层所述芯材为密度和厚度相同、结构均匀的泡沫铝板材或蜂窝铝板材，

各层所述金属薄板为铝合金薄板、薄钢板或钛合金板，其厚度为0.5-1.0mm。

2.根据权利要求1所述的抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材，其特征在于：

其中，所述胶粘结合使用粘结剂或粘结剂预制胶膜。

3.根据权利要求1所述的抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材，其特征在于：

其中，所述冶金结合为钎焊或液体扩散焊接。

4.根据权利要求1所述的抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材，其特征在于：

其中，所述芯材的层数为三至五层。

技术总结
本发明提供一种抗压吸能的泡沫铝叠层复合板材，由m层芯材和m+1层金属薄板按交替顺序依次叠合，且两侧最外层为金属薄板，相邻芯材与金属薄板之间以胶粘结合或冶金结合作为固连方式，形成三至五层的叠层复合结构，其中芯材为泡沫铝板材或蜂窝铝板材。与传统的吸能板材相比，该板材通过刚性金属薄板的支撑提供了更高的强度和刚度，同时多层的芯材，形成了逐层的抗压吸能板材结构，明显延长了缓冲的应力平台区，提高了板材的吸能效率，因此在工程应用中具有明显的性能优势。

技术研发人员：胡正飞;姚骋;任承旭;莫凡
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2020.01.14
技术公布日：2020.05.22