[发明专利]一种具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板及其制备方法

权利要求书

1.一种具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板，其特征在于：所述具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板包括上下金属面层、上下中层和芯层，所述芯层为具有梯度界面的泡沫铝夹心层，所述上下中层为纳米材料泡沫铝复合层，所述上下金属面层为铝、铝合金、钢、钛和钛合金中的一种，所述上下金属面层与上下中层、芯层之间不存在清晰界面，而是梯度界面区域，该界面区域内成分和结构连续过渡，所述纳米材料为纳米二氧化钛纳米纤维、碳纳米管和微米颗粒状SiC。

2.根据权利要求1所述的一种具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板，其特征在于：所述上下中层中纳米材料与泡沫铝的质量比为1:30-50，所述纳米二氧化钛纳米纤维、碳纳米管和微米颗粒状SiC的质量比为1:1:1。

3.根据权利要求1所述的一种具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板，其特征在于：所述具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板的厚度为10.6-92mm，所述芯层的厚度为9-80mm。

4.一种具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将铝粉或者铝合金粉与发泡剂氢化钛粉再混料机上混合制成混合粉末，混料时长为8-24h；

(2)将混合粉末中加入纳米二氧化钛纳米纤维、碳纳米管和微米颗粒状SiC的纳米材料，球磨1-3h，得到中间层粉末；

(3)根据泡沫铝夹心板的成分设计和结构设计，按照下述公式分别计算面板、泡沫铝芯层分别占据夹心板的质量分数：

m面％＝D面×ρ面/(D面×ρ面+D中×ρ中+D芯×ρ芯)

m中％＝D中×ρ中/(D面×ρ面+D中×ρ中+D芯×ρ芯)

m芯％＝D芯×ρ芯/(D面×ρ面+D中×ρ中+D芯×ρ芯)

其中m％、D和ρ分别为质量分数、厚度和密度，“面”、“中”和“芯”分别代表面板、中间层和芯层；按照计算的质量分数分别称取相应重量的面板合金粉末、中间层粉末和芯层的混合粉末；

(4)将称取的下面板合金粉末、中间层粉末、混合粉末、中间层粉末和上面板合金粉末依次顺序装入预先加工和组装好的磨具中，三种粉体呈层状分布，每装入一种粉末使用钢压头将粉末预压后再装入下一种粉末，其中个，粉末装填的相对密度为50-60％；

(5)将装填粉末后的钢磨具置于热压机中，热压致密化，然后去除磨具获得可发泡的夹心板预制件，其中夹心板预制件的相对密度均不低于98％；

(6)将步骤(5)制备的可发泡的夹心板预制件进行二次加工提高质量和改变外形尺寸，得到二次加工预制件；

(7)将步骤(6)制备的可发泡的夹心板预制件或者步骤(6)制备的二次加工预制件放入预先加热好的加热炉中，在加热发泡，芯层充分发泡膨胀，面板保持不变，发泡完成后冷却获得具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板。

5.根据权利要求4所述的一种具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，铝粉或者铝合金粉占混合粉末的质量分数98-99.5％，氢化钛粉占混合粉末的质量百分数为0.5-2％。

6.根据权利要求4所述的一种具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，纳米材料占中间层粉末的质量百分数为0.02-0.03％。

7.根据权利要求4所述的一种具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，热压致密化的温度为300-500℃，压力为20-80MPa，时间为30-120min。

8.根据权利要求4所述的一种具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中，加热发泡的温度为645-700℃，时间为5-15min。

9.根据权利要求4所述的一种具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中，具有梯度界面的纳米泡沫铝复合夹心板包括上下金属面层、上下中层和芯层，所述上下金属面层、上下中层和芯层之间不存在清晰界面，而是梯度界面区域，该界面区域内成分和结构连续过渡。