[发明专利]一种隔热保温及隔音降噪一体化材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种隔热保温及隔音降噪一体化材料及其制备方法，属于表面工程领域，通过机械方法，实现金属结构多功能一体化再造，解决了工程中隔热、隔音结构复杂，环境不友好，效率不高等问题，金属基体主要起承载作用；空隙与植入功能相主要起保温、吸振与降噪作用；过渡层主要起隔防热作用；表面纹理主要起减阻减振作用。本发明采用机械方式，辅以超声激励作用，诱导功能相与基体材料发生原位相变反应，形成金属基陶瓷表面或近陶瓷表面。过程中，再造工具按设定的程序微压入合金表面作路径性旋转摩擦运动，驱使材料产生剧烈的塑性流变，形成表面纹理结构；断面产生渐变扭曲，致使结构自其外侧到基体实现梯度无缝过渡。

技术领域

本发明属于表面工程技术领域，尤其涉及一种隔热保温及隔音降噪一体化材料及其制备方法。

背景技术

航空航天隔防热技术对航天飞机及高超声飞行器的安全性能具有重要的意义，被誉为21世纪关键制造技术之一。基于微纳米材料尺寸效应所展示出的优异特性，将微纳米技术与表面工程相结合，发展起来的表面微纳改性技术为当前表面工程的研究热点。然而目前的改性技术广泛存在结合力差，难以对复杂外形的材料进行涂覆，以及产量低，效率低，对环境有污染等问题，因此难以满足产品性能需求与经济、环保、可持续的要求。

发明内容

本发明提供了一种隔热保温及隔音降噪一体化材料及其制备方法，通过机械与数控结合方式，实现材料隔热保温及隔音降噪一体化设计。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种隔热保温及隔音降噪一体化材料，所述材料为金属基体表面植入功能相，所述材料结构最上层为表面具有特定纹理结构的过渡层，其下为未被压缩的植入功能相及空隙；所述金属基体植入功能相后的表面为具有纹理结构的金属基陶瓷表面或近陶瓷化功能表面；所述功能相与所述金属基体发生原位相变，使材料织构化，所述具有纹理结构的功能表面的断面产生渐变扭曲，使结构自其外侧到基体实现梯度无缝过渡。

以上所述材料中，所述功能相规则地等间距分布，所述功能相与金属基体接触的表面质地圆滑且不得出现裂痕；所述过渡层为致密材料，优选金属基陶瓷或近陶瓷；所述空隙填充保温/降噪/吸振材料。

一种隔热保温及隔音降噪一体化材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：采用机械植入方式在高强合金基体表面植入功能相；

步骤2：通过渐进式金属表面微纳改性技术（MIMST），利用再造工具按设定的程序微压入合金表面作路径性旋转摩擦运动并压缩基体材料的表面，驱使材料产生剧烈的塑性流变，通过自设编程控制刀具运动轨迹，当穿过整个表面后，它将向下压方向移动到先前压缩过后的凹陷表面；

步骤3：重复步骤2持续到表面材料被压缩到预先定义的厚度，制备出一层具有特定纹理结构的金属基陶瓷或近陶瓷化功能表面。

以上所述步骤中，制备成的结构最上层为表面具有特定纹理结构的过渡层，其下为未被压缩的功能相及空隙；步骤2辅以超声激励。