[实用新型]一种轻质抗冲击的泡沫金属夹芯板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种轻质抗冲击的泡沫金属夹芯板，属于航天材料领域。

背景技术

多孔金属材料具有轻质、高效吸能等优点,常被作为吸能部件应用于航空航天、汽车、舰船等领域,但由于其强度不高,应用范围受到了极大的限制。多孔金属夹层板是由两层较薄的复合材料或者金属面板与中间较厚的轻质金属泡沫芯层构成,这种三明治结构不仅具有质量小、吸能效率高的特点,而且具有较高的比刚度,在充分发挥泡沫材料自身特点的同时解决了强度低的问题,具有广泛的应用前景。这种结构在强动载荷作用下的良好性能引起了学术界和工程界的广泛关注。通过增加面板厚度,可以有效控制夹层板的最终变形,从而提高板的抗撞击性能。然而,面板厚度的增加却导致了夹层板质量的增加。因此，轻质、具有高效抗冲击性能是泡沫金属夹层板的发展方向。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种轻质抗冲击的泡沫金属夹芯板，以满足目前对泡沫金属夹芯板减重同时又具有高效抗冲击性能的需求。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种轻质抗冲击的泡沫金属夹芯板，由纤维金属层板和泡沫铝合金层组成，纤维金属层板作为面板，泡沫铝合金层作为夹心层，所述纤维金属层板由至少两层金属板和至少两层纤维复合材料层板组成，纤维复合材料层板铺放在两层金属板之间，纤维金属层板厚度为0.9mm-1.5mm，泡沫铝合金层厚度为5mm-10mm。 

所述金属板为钛合金或者铝合金，所述纤维复合材料层板为玻璃纤维或者碳纤维层板。纤维金属层板为玻璃纤维铝合金混杂层板或者碳纤维钛合金混杂层板或者玻璃纤维钛合金混杂层板。

所述相邻两层纤维复合材料层板(5)的纤维排布方向垂直，其中靠近泡沫铝合金层(2)的纤维排布方向与金属板的长度方向一致或垂直。

所述面板可以采用结构相同或者不同的纤维金属层板。 

有益效果：本实用新型采用玻璃纤维或碳纤维与钛合金或铝合金组成的纤维金属层板作为面板，综合了金属材料和纤维复合材料的优点，其比强度（与铝、钛相比可减轻重量25%～35%）和疲劳寿命远高于单金属材料，且成本远低于纤维增强的复合材料，并具有耐腐蚀、阻燃、耐冲击等优点；纤维金属层板的另一个特点是可以通过纤维的不同铺层设计获得具有某种优异特性的层板。当纤维排布方向为0⁰/90⁰和0⁰/90⁰/90⁰/0⁰时，纤维金属层板具有优异的抗冲击性能。因此，与由单金属面板和泡沫铝合金组成的夹芯板相比较，本实用新型提供的轻质抗冲击的泡沫金属夹芯板，具有更轻质、更优异抗冲击性能，该夹芯板可用于坦克装甲车辆上，从而满足抗弹、隐身、减震降噪、三防、阻燃等性能要求，并实现减轻自重、提高坦克车辆防护性能、增强战场突防能力，还可用于航天航空飞行器、高速列车、汽车、轮船等交通运载工具和重要建筑物的缓冲装置、减震装置以及保险杠等安全装置上。 

附图说明

图1：实施例1轻质抗冲击的泡沫金属夹芯板结构示意图；

图2：实施例2轻质抗冲击的泡沫金属夹芯板结构示意图；

图3：实施例3轻质抗冲击的泡沫金属夹芯板结构示意图；其中：1-纤维金属层板，2-泡沫铝合金层，4-金属板，5-纤维复合材料层板。

具体实施方式

实施例1：

一种轻质抗冲击的泡沫金属夹芯板，如图1所示，采用两块纤维金属层板1为面板、一层泡沫铝合金层2为夹心层，纤维金属层板1由两层金属板4和两层纤维复合材料层5组成，且两层复合材料层5的纤维排布方向垂直，其中靠近泡沫铝合金层的纤维排布方向与金属板4的长度方向垂直。纤维金属板为玻璃纤维铝合金混杂层板。此种结构为对称结构，用于夹芯板两个外面板受力相同的情况，同时由于纤维复合材料的垂直交替排布，可以使夹层板获得更加优异的抗冲击性能、高的剪切强度。

实施例2：

一种轻质抗冲击的泡沫金属夹芯板，如图2所示，采用两块结构相同的纤维金属层板1为面板、一层泡沫铝合金层2为夹心层，纤维金属层板1由三块金属板4和四层纤维复合材料层板5组成，每两层金属板4之间铺放两层纤维复合材料层板5，且相邻两层纤维复合材料层板5的纤维排布方向垂直，其中靠近泡沫铝合金层的纤维排布方向与金属板4的长度方向一致。此种结构为对称结构，用于夹芯板两个外面板受力相同的情况，同时由于纤维复合材料的排布特征，在保证夹层板优异的抗冲击性能条件下，同时具备优异的抗疲劳能、高的剪切强度。

实施例3：

一种轻质抗冲击的泡沫金属夹芯板，如图3所示，采用两块结构不同的纤维金属层板1为面板、一层泡沫铝合金层2为夹心层，一块纤维金属层板由三块金属板4和四层纤维复合材料层板5组成，每两层金属板4之间铺放两层纤维复合材料层板5，且相邻两层纤维复合材料层板5的纤维排布方向垂直，其中靠近泡沫铝合金层的纤维排布方向与金属板4的长度方向一致。另一块纤维金属层板1由三块金属板4和四层纤维复合材料层板5组成，每两层金属板4之间铺放两层纤维复合材料层板5，且相邻两层纤维复合材料层板5的纤维排布方向垂直，其中靠近泡沫铝合金层的纤维排布方向与金属板4的长度方向垂直。此种不对称结构可满足夹芯板两侧受不同载荷的应用要求，纤维金属层板较厚的一侧可同时承受冲击和疲劳载荷，较薄的一侧可承受冲击载荷。