[发明专利]铝基多孔复合材料、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了铝基多孔复合材料、其制备方法及应用，涉及梯度复合材料技术领域。制备方法包括：将多组复合原料逐层铺设于模具中，进行冷压成形得到预制坯体；将预制坯体进行热压烧结；其中，每组复合原料中均包括铝合金粉体和空心微球，相邻的两层复合原料至少一个参数指标不同，参数指标包括空心微球的体积分数、铝合金粉体粒度级配、空心微球的粒度级配、铝合金粉体的成分和空心微球的成分。该复合材料的制备方法可设计性极强，制备得到的复合材料能够形成功能梯度，从而获得优异的缓冲吸能性能。

技术领域

本发明涉及梯度复合材料技术领域，具体而言，涉及铝基多孔复合材料、其制备方法及应用。

背景技术

铝基多孔复合材料作为一种缓冲吸能材料，是以空心微球作为“孔”，铝合金为基体，微球孔径可控，薄壳具有支撑作用，比强度/刚度高，具有较强的可设计性，可应用于航天航空缓冲件、装甲结构单元、抗撞汽车板件、防爆隔墙、抗爆罐等对人员、重要设备进行抗爆防护的领域。

然而，现有的铝基多孔复合材料自身吸能能力并不理想，尤其在受到冲击载荷时，各微区组元趋于瞬时压溃，内部各组分性能未能得到充分发挥。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝基多孔复合材料及其制备方法，旨在通过实现梯度铝基多孔复合材料孔结构与成分的多元协同梯度构造，形成功能梯度，提升材料的缓冲吸能性能。

本发明的另一目的在于提供上述铝基多孔复合材料在制备缓冲吸能材料中的应用。

本发明是这样实现的：

本发明提出一种铝基多孔复合材料的制备方法，包括：

将多组复合原料逐层铺设于模具中，进行冷压成形得到预制坯体；

将预制坯体进行热压烧结；

其中，每组复合原料中均包括铝合金粉体和空心微球，相邻的两层复合原料至少一个参数指标不同，参数指标包括空心微球的体积分数、铝合金粉体粒度级配、空心微球的粒度级配、铝合金粉体的成分和空心微球的成分。

本发明还提出一种铝基多孔复合材料，由上述制备方法制备而得。

本发明还提出上述铝基多孔复合材料在制备缓冲吸能材料中的应用。

本发明具有以下有益效果：本发明以铝合金粉体和空心微球为原料，利用含量、粒度和成分的不同，借助冷压成型和热压烧结的工艺制备孔结构或成分协同可控的复合材料，通过空心微球与铝合金粉体的组合设计，实现梯度铝基多孔复合材料孔结构与成分的多元协同梯度构造。该复合材料的制备方法可设计性极强，制备得到的复合材料能够形成功能梯度，从而获得优异的缓冲吸能性能。

需要说明的是，发明人发现单一结构铝基多孔复合材料自身吸能能力有限的原因主要在于：材料内部各种参数同性，在受到外界载荷，材料内部结构的变形形式单一，尤其在受到冲击载荷时，各微区组元趋于瞬时压溃，内部各组分性能未能得到充分发挥。

而本发明中的梯度材料是指在空间上使材料的构成要素在某一方向上连续变化，形成功能梯变分布，与均匀结构相比，在冲击载荷下可有效降低局部应力集中，对冲击波起延时作用，在能量吸收方面发挥更大优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的技术流程图；

图2为实施例1复合材料内部结构示意图；

图3为实施例2复合材料内部结构示意图；