[发明专利]粉末成形制备泡沫铝夹芯板的方法

说明书

一种粉末成形制备泡沫铝夹芯板的方法，属于层状复合材料领域。该方法具体步骤为：按照泡沫铝夹芯板的原料配比，称料；将称量的芯层原料混合；按泡沫铝夹芯板的面板‑芯层‑面板的三明治式结构，将面板原料‑芯层混合粉料‑面板原料均匀铺于压制模具压制，压力为300～500MPa，保压5～15分钟，得到预制坯；将发泡模具放入加热炉内加热后，将预制坯置于发泡模具的空腔内，并闭合发泡模具，保温发泡后冷却，制得泡沫铝夹芯板。该方法利用粉末压制技术可一次形成预制坯，制得的泡沫铝夹芯板厚度可控、结构均匀，其泡沫芯层和面板之间完全融合，不存在界面强度低和脆性大的问题，提高了泡沫铝夹芯板的力学性能，应用范围更为广泛。

技术领域

本发明涉及一种层状复合材料的制备方法技术领域，具体涉及一种粉末成形制备泡沫铝夹芯板的方法。

背景技术

以泡沫铝为芯材、以致密金属板(如钢板、铝板、钛板、镍板等)为面板制成的三明治式复合结构，简称泡沫铝夹芯板。泡沫铝夹芯板不但继承了泡沫铝材料的轻质高强、减震吸能和电磁屏蔽等优点，且因芯层对外壳的分隔而有效地增大了夹芯结构的惯性矩，进而形成了一种高比强度和比刚度的轻量化结构，可在交通运输、航空航天和建筑等领域具有广泛的应用前景。

现有制备泡沫铝夹芯板的方法主要分为胶粘连接和金属化连接。所谓胶粘连接就是将金属面板与泡沫铝夹芯层直接用树脂胶粘接在一起。该方法简单易行，但存在的最大问题是结合界面易老化和不耐高温。金属化连接是用合金层或金属过渡层作为面板与泡沫铝夹芯层的连接剂。由于连接剂为金属，即所谓的界面间形成冶金结合，则不存在老化问题，同时使用温度也得到较大幅度的提高。因此，采用金属化连接制备的泡沫铝夹芯板作为结构材料使用时，其应用范围更广。但采用金属化连接制备泡沫铝夹芯板时，所需生产设备复杂，工艺流程较长、制作成本普遍较高。如：文献《Aluminium Foam Sandwich Panels：Manufacture，Metallurgy and Applications》公开了一种采用粉末冶金法制备出规格为1m×2m的泡沫铝夹心板材的方法。该方法首先将铝粉与发泡剂、添加剂进行充分混合，然后将混合物压制成密实的预制坯体，再通过热轧和冷轧使预制坯体与面板复合，最后放入发泡炉内并使温度升至预制坯体所用基体金属的固相线以上并保温一定时间，利用发泡剂分解产生的气体在熔融状态下的芯层内部形成无数的气孔，经冷却可得到泡沫铝夹心板材料。又如：发明专利CN200510052089具体公开了一种泡沫金属的铸轧连续生产方法，其采用熔体二次发泡的方式制备泡沫铝夹心板。这种方法首先将45#钢和纯铝分别在1450℃和720℃下熔化，然后在铝熔体中加入增黏剂和发泡剂，通过搅拌使它们在铝熔体中均匀分散。再将45#钢和铝熔体浇入4挡板的立式两辊轧机并进行轧制，得到钢/铝/钢夹层板发泡前躯体带材，该带材再经二次加热和发泡，可得到钢/泡沫铝/钢复合的泡沫铝夹心板。另外，从上述两篇文献描述的泡沫铝夹芯板制备方法中还可以看出，其技术思想是将面板(铝板、钢板)与可发泡预制坯先进行预结合，然后再通过加热发泡来获得具有金属化连接界面(冶金结合)的泡沫铝夹芯板。

相对于上述两种技术方案，发明申请CN104960270A公开了一种界面冶金结合泡沫铝板的制备方法。该方法先将已经制备完成的适当密度、孔隙率和厚度的泡沫铝板材进行表面清洁处理，然后放置于一定温度的加热平台之上；待与加热平台接触的泡沫铝板材一侧温度升到一定程度之后，再于该泡沫铝板材的上表面施加机械压力，使受热软化的泡沫铝板材发生物理变形，进而在泡沫铝板材的一侧表面形成近似于面板的蒙皮层；重复上述操作可在泡沫铝板材的另一侧形成近似于面板的蒙皮层，得到具有冶金结合界面的泡沫铝夹芯板。该方法与上述两种技术路线的不同之处主要在于其面板(蒙皮层)是在泡沫铝夹芯板制备过程中形成的，即该方法是先形成泡沫铝夹芯，后形成面板；而前述方法是先形成面板与可发泡预制坯的夹芯结构，然后再经发泡而形成泡沫铝夹芯板。尽管该方法比较简单，但其制备的泡沫铝夹芯板的面板致密程度不高，且在高温下对泡沫铝板材施加压力也会对已有泡沫结构造成一定程度的损坏，进而影响所制备的泡沫铝夹芯板的使用性能。

发明内容