[发明专利]一种抗高过载泡沫锌铝共析合金/铝合金复合材料及其制备方法

说明书

本发明为一种抗高过载泡沫锌铝共析合金/铝合金复合材料及其制备方法。该方法先将铝合金管和NaCl造孔剂颗粒在渗流模具中形成预制复合体，然后将锌铝共析合金熔体浇入到预热后的渗流模具中，并使得锌铝共析合金熔体在充入的空气的压力下渗流到NaCl造孔剂颗粒的孔隙之中，待将NaCl造孔剂颗粒于水中全部溶除并切掉铝合金管上、下端及周围的泡沫锌铝共析合金后，制得抗高过载泡沫锌铝共析合金/铝合金复合材料。本发明得到的复合材料具有界面连接效果好且稳定、减载率高、阻尼本领与吸能本领强、压缩位移量小等一系列优点，且工艺简单、生产效率高、产品质量突出，便于规模化生产。

技术领域

本发明的技术方案涉及复合材料技术领域，具体地说是一种抗高过载锌铝共析合金/铝合金复合材料及其制备方法。

背景技术

信息技术的迅速发展与应用促进了世界各国对高速发射技术的探索。各类高速发射智能器械所承载的精密电子元器件与敏感元件在高速发射过程中均会承受瞬时、高能的强冲击，在此高过载状态下其加速度最高可达10⁴g以上，而在某些特殊过程中(如侵彻)，其冲击加速度更可能高达10⁵g。在如此高的加速度作用下这些精密电子元器件与敏感元件将会承受巨大的压强，因此它们极大可能会在高速发射的高过载环境下遭到破坏而失效。目前，抗高过载技术已经成为制约我国信息化以及国防与军事力量发展的主要瓶颈之一。

提高精密器件抗高过载能力的主要方法之一是为其增加减载组件(材料)，利用减载组件(材料)的储能、耗能机制有效降低冲击加速度峰值，以此显著减小高过载环境对精密器件的影响。目前常用的减载组件(材料)主要可以分为金属类和橡胶类。其中橡胶类材料重量轻，阻尼大、缓冲作用强，但其载荷能力较弱，且在高低温环境下易于发生老化而失效；金属类主要包括碟形弹簧和泡沫铝。其中碟形弹簧可以承受很大的冲击载荷，且其吸振能力很强，但其缺点是质量太大，并不符合高速发射器件轻量化的需求。泡沫铝具有海绵状结构，在压缩变形时由于泡孔的逐层坍塌或整体畸变和坍塌的机制而在应力-应变曲线中会有一段很长的应力平台，因而其可在一稳恒应力水平下吸收大量的冲击功，从而使得精密器件在高过载环境下免受伤害，因此，其有望在高速发射领域获得广泛应用。然而，目前常用的泡沫铝的压缩力学性能偏低，同时因为铝本身并不具有高阻尼的特性，其虽有泡孔效应对阻尼的增强作用，但其整体阻尼本领仍然有限。这就会导致高速发射过程中其吸能本领有限、受防护的精密器件振动严重，因此仍难以在高速发射领域获得广泛的推广与应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：一种抗高过载泡沫锌铝共析合金/铝合金复合材料及其制备方法，该方法先将内壁经粗造化处理的铝合金管和NaCl造孔剂颗粒在渗流模具中形成预制复合体，然后将锌铝共析合金熔体浇入到预热后的渗流模具中，并使得锌铝共析合金熔体在充入的空气的压力下渗流到NaCl造孔剂颗粒的孔隙之中，待将NaCl造孔剂颗粒于水中全部溶除并切掉铝合金管上、下端及周围的泡沫锌铝共析合金后，制得抗高过载泡沫锌铝共析合金/铝合金复合材料。本发明制备得到的复合材料具有界面连接效果好且稳定、减载率高、阻尼本领与吸能本领强、压缩位移量小等一系列优点，且所涉及的工艺简单、生产效率高、产品质量突出，便于规模化生产。

本发明的技术方案为：

一种抗高过载泡沫锌铝共析合金/铝合金复合材料，该材料的组成包括内芯和外层；其中，内芯为柱状泡沫锌合金，外层为铝合金管。

所述的泡沫锌合金优选为泡沫锌铝共析合金；所述的铝合金管的强度大于内芯材质，优选为6061铝合金或7075铝合金；

所述的铝合金管的内径为外径的0.8～0.9倍；

所述的泡沫合金的平均孔径为0.3mm～0.9mm。

所述的铝合金管的外径优选为10～30mm。

所述的锌铝共析合金是一种特定成分的锌铝合金，即铝质量百分含量为22％的锌基合金。