一種用于航空、航天飛行器隔離層中的金屬蜂窩材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于航空、航天飛行器隔離層中的金屬蜂窩材料及其制備方法，該金屬蜂窩材料由上、下面板和金屬蜂窩夾層構(gòu)成。其制備方法包括：材料預(yù)制、爆炸焊接、應(yīng)力退火、拉伸成型等步驟。本發(fā)明制備的該金屬蜂窩內(nèi)部不含釬焊劑等其它雜質(zhì)，結(jié)合強(qiáng)度高，是一種新型的航空材料。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種用于航空、航天飛行器隔離層中的金屬蜂窩材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于航空、航天飛行器隔離層中的金屬蜂窩材料及其制備方法，屬于航空航天高性能復(fù)合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬蜂窩是金屬骨架和蜂窩孔(形狀與蜜蜂的巢穴極其相似)相間的一種新型功能復(fù)合材料。因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)含有許多蜂窩狀直通孔而得名。這種材料具有獨(dú)特的性能:優(yōu)良的抗沖擊能力、耐熱防腐、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、隔熱、隔音、蓄能、吸能減震、電磁屏蔽等。在最近幾年，金屬蜂窩得到多方面的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。應(yīng)用已涉及到航空航天、交通運(yùn)輸、軍工、電子、環(huán)保、能源、機(jī)械、化工、建筑等。特別在航空航天方面，因金屬蜂窩能很好的減輕結(jié)構(gòu)重量，得到了廣泛的應(yīng)用。目前，金屬蜂窩已經(jīng)應(yīng)用于飛機(jī)整流罩、阻流板、副翼、方向舵、側(cè)壁、車(chē)門(mén)等承受載荷不大，但是剛性要求高、重量輕的次要結(jié)構(gòu)部件。更可望在電子設(shè)備減震墊、宇宙飛船起落架、減震元件和精密儀器的保護(hù)、機(jī)內(nèi)裝飾等方面有更廣泛、更優(yōu)良的應(yīng)用。金屬蜂窩的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用已初步形成一種高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
[0003]現(xiàn)有制造金屬蜂窩的方法是釬焊和膠粘，但是這些方法都存在如下問(wèn)題:(I)結(jié)合強(qiáng)度不高。由于膠粘和釬焊的結(jié)合強(qiáng)度不高，金屬蜂窩內(nèi)部金屬片易出現(xiàn)開(kāi)裂脫開(kāi)。(2)使用溫度不高。使用膠粘和釬焊連接的金屬蜂窩，因?yàn)檎衬z和釬焊劑的耐用溫度不高，限制了金屬蜂窩的使用溫度，例如膠粘金屬蜂窩耐用溫度一般不超過(guò)200°C，而釬焊金屬蜂窩耐用溫度一般不超過(guò)500°C。(3)夾雜其它成分。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于使用粘膠和釬焊劑，帶入了其它金屬和非金屬成分，限制了金屬蜂窩的推廣和應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明提供一種用于航空、航天飛行器隔離層中的金屬蜂窩材料及其制備方法，其結(jié)合強(qiáng)度、耐用溫度比膠粘法和釬焊法都高，中間不夾雜任何其它元素成分，并且生產(chǎn)率高,便于大批量生產(chǎn)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006](I)該金屬蜂窩材料包括上面板(I)、下面板(5)和金屬蜂窩夾層。其夾層材料為鋁合金或鈦合金等常見(jiàn)航空用輕型材料，其面板材料為鈦合金、鎳基合金或不銹鋼等耐熱航空材料。
[0007](2)用砂輪和拋光機(jī)將上面板(I)、下面板(5)和多張薄金屬板(3)的上、下表面拋光打磨至表面粗糙度Ra〈6nm。
[0008](3)將下面板(5)放置于平整的地基上，上放間隙柱(2)將多層薄金屬板(3)支撐起來(lái)，并在金屬板每隔一段距離交叉涂上一定寬度的防焊劑(4)，板上未涂防焊劑的寬度和涂防焊劑的寬度之比是2:1。在多層薄金屬板之間放置同樣的間隙柱(2)，將他們均勻的分隔，并疊放在一起，在金屬板上方放置上面板(I)，然后在上面板上布放炸藥(6)，插上雷管(7)，點(diǎn)燃雷管(7)，引爆炸藥(6)產(chǎn)生爆轟波，推動(dòng)上面板撞擊多層薄金屬板(3)，使得各層金屬板依次相互碰撞并焊接起來(lái)，但是涂抹防焊劑的位置的金屬板并沒(méi)有焊接在一起。
[0009](4)為了消除爆炸焊接時(shí)爆轟波對(duì)金屬板沖擊留下的應(yīng)力，根據(jù)面板和夾層材料的退火溫度優(yōu)選適當(dāng)?shù)耐嘶饻囟?，將該雙金屬板放入熱處理爐中進(jìn)行退火。
[0010](5)將上、下面板分別夾持，并往垂直于疊放方向進(jìn)行拉伸，使得中間未焊合部位被拉伸開(kāi)，形成金屬蜂窩組織。
[0011]本發(fā)明有益效果:本發(fā)明最大的特點(diǎn)是采用“爆炸焊接”為多層金屬薄板之間一起金屬薄板與面板間的連接方法，解決了金屬蜂窩存在的層間結(jié)合強(qiáng)度低和存在釬焊料的問(wèn)題，大大提高了金屬蜂窩的熱穩(wěn)定性和承載能力，且其制作過(guò)程高效，成本低廉。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是金屬蜂窩材料制備安裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1:
[0014]上、下面板米用鈦材，中間的多層金屬薄板米用LY12CZ航空招合金。
[0015]其制備方法:
[0016](I)該金屬蜂窩材料包括上面板(I)、下面板(5)和金屬蜂窩夾層。其夾層材料為鋁合金或鈦合金等常見(jiàn)航空用輕型材料，其面板材料為鈦合金、鎳基合金或不銹鋼等耐熱航空材料。`
[0017](2)用砂輪和拋光機(jī)將上面板(I)、下面板(5)和多張薄金屬板(3)的上、下表面拋光打磨至表面粗糙度Ra〈6nm。
[0018](3)將下面板(5)放置于平整的地基上，上放間隙柱(2)將多層薄金屬板(3)支撐起來(lái)，并在金屬板每隔一段距離交叉涂上一定寬度的防焊劑(4)，板上未涂防焊劑的寬度和涂防焊劑的寬度之比是2:1。在多層薄金屬板之間放置同樣的間隙柱(2)，將他們均勻的分隔，并疊放在一起，在金屬板上方放置上面板(I)，然后在上面板上布放炸藥(6)，插上雷管
(7)，點(diǎn)燃雷管(7)，引爆炸藥(6)產(chǎn)生爆轟波，推動(dòng)上面板撞擊多層薄金屬板(3)，使得各層金屬板依次相互碰撞并焊接起來(lái)，但是涂抹防焊劑的位置的金屬板并沒(méi)有焊接在一起。
[0019](4)為了消除爆炸焊接時(shí)爆轟波對(duì)金屬板沖擊留下的應(yīng)力，根據(jù)面板和夾層材料的退火溫度優(yōu)選適當(dāng)?shù)耐嘶饻囟龋瑢⒃撾p金屬板放入熱處理爐中進(jìn)行退火。
[0020](5)將上、下面板分別夾持，并往垂直于疊放方向進(jìn)行拉伸，使得中間未焊合部位被拉伸開(kāi)，形成金屬蜂窩組織。
[0021]本發(fā)明有益效果:本發(fā)明最大的特點(diǎn)是采用“爆炸焊接”為多層金屬薄板之間一起金屬薄板與面板間的連接方法，解決了金屬蜂窩存在的層間結(jié)合強(qiáng)度低和存在釬焊料的問(wèn)題，大大提高了金屬蜂窩的熱穩(wěn)定性和承載能力，且其制作過(guò)程高效，成本低廉。
【權(quán)利要求】
1.一種用于航空、航天飛行器隔離層中的金屬蜂窩材料及其制備方法，其特征在于該方法包括以下內(nèi)容: (1)該金屬蜂窩材料包括上、下面板和金屬蜂窩夾層。 (2)用砂輪和拋光機(jī)將多張薄金屬板的上、下表面拋光打磨至表面粗糙度Ra〈6nm。 (3)將下面板放置于平整的地基上，并在薄金屬板每隔一段距離交叉涂上一定寬度的防焊劑，未涂防焊劑的寬度和涂防焊劑的寬度之比是2:1。多層薄金屬板之間用間隙柱均勻的分隔開(kāi)，并疊放在一起，在多層金屬板最上方放置上面板，然后在上面板上布放炸藥，插上雷管，點(diǎn)燃雷管，引爆炸藥產(chǎn)生爆轟波，推動(dòng)上面板撞擊多層薄金屬板，使得各層金屬板依次相互碰撞并焊接起來(lái)，但是涂抹防焊劑的位置的金屬板并沒(méi)有焊接在一起。 (4)為了消除爆炸焊接時(shí)爆轟波對(duì)金屬板沖擊留下的應(yīng)力，根據(jù)面板和夾層材料的退火溫度優(yōu)選適當(dāng)?shù)耐嘶饻囟龋瑢⒃撾p金屬板放入熱處理爐中進(jìn)行退火。 (5)將上下面板夾持，并往垂直于疊放方向進(jìn)行拉伸，使得中間未焊合部位被拉伸開(kāi)，形成金屬蜂窩組織。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于航空、航天飛行器隔離層中的金屬蜂窩材料及其制備方法，其特征在于:內(nèi)容(I)中所述的其夾層為鋁合金或鈦合金等常見(jiàn)航空用輕型材料，其面板為鈦合金、鎳基合金或不銹鋼等耐熱航空材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于航空、航天飛行器隔離層中的金屬蜂窩材料及其制備方法，其特征在于:內(nèi)容(3)中所述防焊劑為水玻璃溶劑。
【文檔編號(hào)】B32B3/12GK103612433SQ201310450592
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】段綿俊, 魏玲, 高福銀, 陳俊 申請(qǐng)人:魏玲