[发明专利]一种泡沫铝点阵结构复合材料、制备方法及复合板材

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，具体而言，涉及一种泡沫铝点阵结构复合材料、制备方法及复合板材。所述泡沫铝点阵结构复合材料包括泡沫铝基板，所述泡沫铝基板内嵌设有至少一层均匀排布的实心球，所述实心球的形状为球形或椭球形。本发明的泡沫铝点阵结构复合材料能在保证泡沫铝复合材料轻质的基础上有效提高其抗冲击防爆轰分散吸能的性能，满足较大冲击能量的抗爆轰吸能工程应用指标。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体而言，涉及一种泡沫铝点阵结构复合材料、制备方法及复合板材。

背景技术

夹芯复合板因其结构及其力学特性上的优越性，它在各种工程结构中作为承载构件使用，尤其是在车辆、航空和航海工业中受到了实际应用和理论研究者的广泛重视。夹芯板的构造有很多种，它的普遍形式是：由高强度的外板和低密度的夹芯组成。该结构以夹芯层的抗压缩和面板的抗拉伸弯曲性能，类似于工字梁的受力原理，使其具有优良的抗冲击性能和尺寸稳定性，能充分发挥各部分材料的各自强度特性。这种组合结构材料具有重量轻、比强度和比刚度高的特点，选择合适的面板材料和夹芯材料，还可以获得良好的抗冲击、防爆轰、隔热、隔音和其它必要的性能，使其具有广泛的应用前景。

多孔泡沫金属材料在近20年里得到迅速发展，它是一种兼具功能和结构双重属性的新型工程材料。泡沫金属材料一直是国内外新型材料研制和应用的热点问题，泡沫金属材料具有轻质、阻尼减振、隔声降噪、抗冲击吸能等优良特性，其作为一种新型材料，目前在国外坦克装甲车辆阻尼减震、防爆轰和吸能隔板方面已实现了批量推广应用，主要包括车辆防雷地板夹层、车底板和隔板，而在国内坦克装甲车辆上的应用还处于实验室阶段。

金属基多孔结构材料包括钢、铝、镍等多种基体材料，其中泡沫铝研制和应用较为广泛，其作为结构材料具有轻质、高比强度的特点；其作为功能材料具有多孔、减震、阻尼、吸声、隔音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能。和实体结构材料相比，泡沫铝还具有一定的可压缩性，可以吸收冲击能量。

将泡沫材料和其他板材结合起来组成复合材料，即以泡沫材料作为芯体组成夹层板，将发挥泡沫材料的优点，为泡沫材料的抗冲击防爆轰发展提供了广阔的应用前景。近几年泡沫铝芯体夹层材料的研究成为国内外热点，但现有技术中泡沫铝复合板均为“壳板—芯体—壳板”组成的简单三明治结构，由于泡沫铝受厚度限制，泡沫铝本身作为一种金属气体混杂结构材料，对抗冲击波具有延时作用，抗冲击防爆轰分散吸能特性有限。随着炸药爆轰威力的增加，有限厚度的泡沫铝已不能满足夹芯复合板的抗冲击防爆轰需求，因此夹芯泡沫铝复合板在防炮轰抗冲击方面有待进一步提高。

泡沫铝复合板随着泡沫铝厚度的增加虽然能够改善其抗冲击性能以及能量吸收效果，但是同样会导致泡沫铝复合板重量和空间尺寸需求随之增加，进而限制了复合板的使用。

为此，将传导冲击波速度更高的球体置入泡沫铝材料中制备成相对密度较高的泡沫铝复合材料，以此在不增加泡沫铝复合材料厚度的基础上，能够有效提高得其抗冲击分散衰减耗能的特性。将其用于层状材料的复合夹芯板，可以应用于制造航母飞行甲板、轻质速装大桥、濒海战斗舰甲板、军车抗地雷底板、防弹复合装甲、重型装备空降缓冲台、轻质导弹发射井盖、高铁列车防撞结构、高铁列车声屏障、高架路隔振垫、安全校车等设备中。