一种用于航空、航天飞行器隔离层中的金属蜂窝材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于航空、航天飞行器隔离层中的金属蜂窝材料及其制备方法，该金属蜂窝材料由上、下面板和金属蜂窝夹层构成。其制备方法包括：材料预制、爆炸焊接、应力退火、拉伸成型等步骤。本发明制备的该金属蜂窝内部不含钎焊剂等其它杂质，结合强度高，是一种新型的航空材料。
【专利说明】—种用于航空、航天飞行器隔离层中的金属蜂窝材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于航空、航天飞行器隔离层中的金属蜂窝材料及其制备方法，属于航空航天高性能复合材料领域。
【背景技术】
[0002]金属蜂窝是金属骨架和蜂窝孔(形状与蜜蜂的巢穴极其相似)相间的一种新型功能复合材料。因其内部结构含有许多蜂窝状直通孔而得名。这种材料具有独特的性能:优良的抗冲击能力、耐热防腐、导电、导热、隔热、隔音、蓄能、吸能减震、电磁屏蔽等。在最近几年，金属蜂窝得到多方面的研究、开发与应用。应用已涉及到航空航天、交通运输、军工、电子、环保、能源、机械、化工、建筑等。特别在航空航天方面，因金属蜂窝能很好的减轻结构重量，得到了广泛的应用。目前，金属蜂窝已经应用于飞机整流罩、阻流板、副翼、方向舵、侧壁、车门等承受载荷不大，但是刚性要求高、重量轻的次要结构部件。更可望在电子设备减震垫、宇宙飞船起落架、减震元件和精密仪器的保护、机内装饰等方面有更广泛、更优良的应用。金属蜂窝的开发与应用已初步形成一种高新技术产业。
[0003]现有制造金属蜂窝的方法是钎焊和胶粘，但是这些方法都存在如下问题:(I)结合强度不高。由于胶粘和钎焊的结合强度不高，金属蜂窝内部金属片易出现开裂脱开。(2)使用温度不高。使用胶粘和钎焊连接的金属蜂窝，因为粘胶和钎焊剂的耐用温度不高，限制了金属蜂窝的使用温度，例如胶粘金属蜂窝耐用温度一般不超过200°C，而钎焊金属蜂窝耐用温度一般不超过500°C。(3)夹杂其它成分。在生产过程中，由于使用粘胶和钎焊剂，带入了其它金属和非金属成分，限制了金属蜂窝的推广和应用。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明提供一种用于航空、航天飞行器隔离层中的金属蜂窝材料及其制备方法，其结合强度、耐用温度比胶粘法和钎焊法都高，中间不夹杂任何其它元素成分，并且生产率高,便于大批量生产。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案:
[0006](I)该金属蜂窝材料包括上面板(I)、下面板(5)和金属蜂窝夹层。其夹层材料为铝合金或钛合金等常见航空用轻型材料，其面板材料为钛合金、镍基合金或不锈钢等耐热航空材料。
[0007](2)用砂轮和抛光机将上面板(I)、下面板(5)和多张薄金属板(3)的上、下表面抛光打磨至表面粗糙度Ra〈6nm。
[0008](3)将下面板(5)放置于平整的地基上，上放间隙柱(2)将多层薄金属板(3)支撑起来，并在金属板每隔一段距离交叉涂上一定宽度的防焊剂(4)，板上未涂防焊剂的宽度和涂防焊剂的宽度之比是2:1。在多层薄金属板之间放置同样的间隙柱(2)，将他们均匀的分隔，并叠放在一起，在金属板上方放置上面板(I)，然后在上面板上布放炸药(6)，插上雷管(7)，点燃雷管(7)，引爆炸药(6)产生爆轰波，推动上面板撞击多层薄金属板(3)，使得各层金属板依次相互碰撞并焊接起来，但是涂抹防焊剂的位置的金属板并没有焊接在一起。
[0009](4)为了消除爆炸焊接时爆轰波对金属板冲击留下的应力，根据面板和夹层材料的退火温度优选适当的退火温度，将该双金属板放入热处理炉中进行退火。
[0010](5)将上、下面板分别夹持，并往垂直于叠放方向进行拉伸，使得中间未焊合部位被拉伸开，形成金属蜂窝组织。
[0011]本发明有益效果:本发明最大的特点是采用“爆炸焊接”为多层金属薄板之间一起金属薄板与面板间的连接方法，解决了金属蜂窝存在的层间结合强度低和存在钎焊料的问题，大大提高了金属蜂窝的热稳定性和承载能力，且其制作过程高效，成本低廉。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是金属蜂窝材料制备安装示意图。
【具体实施方式】
[0013]实施例1:
[0014]上、下面板米用钛材，中间的多层金属薄板米用LY12CZ航空招合金。
[0015]其制备方法:
[0016](I)该金属蜂窝材料包括上面板(I)、下面板(5)和金属蜂窝夹层。其夹层材料为铝合金或钛合金等常见航空用轻型材料，其面板材料为钛合金、镍基合金或不锈钢等耐热航空材料。`
[0017](2)用砂轮和抛光机将上面板(I)、下面板(5)和多张薄金属板(3)的上、下表面抛光打磨至表面粗糙度Ra〈6nm。
[0018](3)将下面板(5)放置于平整的地基上，上放间隙柱(2)将多层薄金属板(3)支撑起来，并在金属板每隔一段距离交叉涂上一定宽度的防焊剂(4)，板上未涂防焊剂的宽度和涂防焊剂的宽度之比是2:1。在多层薄金属板之间放置同样的间隙柱(2)，将他们均匀的分隔，并叠放在一起，在金属板上方放置上面板(I)，然后在上面板上布放炸药(6)，插上雷管
(7)，点燃雷管(7)，引爆炸药(6)产生爆轰波，推动上面板撞击多层薄金属板(3)，使得各层金属板依次相互碰撞并焊接起来，但是涂抹防焊剂的位置的金属板并没有焊接在一起。
[0019](4)为了消除爆炸焊接时爆轰波对金属板冲击留下的应力，根据面板和夹层材料的退火温度优选适当的退火温度，将该双金属板放入热处理炉中进行退火。
[0020](5)将上、下面板分别夹持，并往垂直于叠放方向进行拉伸，使得中间未焊合部位被拉伸开，形成金属蜂窝组织。
[0021]本发明有益效果:本发明最大的特点是采用“爆炸焊接”为多层金属薄板之间一起金属薄板与面板间的连接方法，解决了金属蜂窝存在的层间结合强度低和存在钎焊料的问题，大大提高了金属蜂窝的热稳定性和承载能力，且其制作过程高效，成本低廉。
【权利要求】
1.一种用于航空、航天飞行器隔离层中的金属蜂窝材料及其制备方法，其特征在于该方法包括以下内容: (1)该金属蜂窝材料包括上、下面板和金属蜂窝夹层。 (2)用砂轮和抛光机将多张薄金属板的上、下表面抛光打磨至表面粗糙度Ra〈6nm。 (3)将下面板放置于平整的地基上，并在薄金属板每隔一段距离交叉涂上一定宽度的防焊剂，未涂防焊剂的宽度和涂防焊剂的宽度之比是2:1。多层薄金属板之间用间隙柱均匀的分隔开，并叠放在一起，在多层金属板最上方放置上面板，然后在上面板上布放炸药，插上雷管，点燃雷管，引爆炸药产生爆轰波，推动上面板撞击多层薄金属板，使得各层金属板依次相互碰撞并焊接起来，但是涂抹防焊剂的位置的金属板并没有焊接在一起。 (4)为了消除爆炸焊接时爆轰波对金属板冲击留下的应力，根据面板和夹层材料的退火温度优选适当的退火温度，将该双金属板放入热处理炉中进行退火。 (5)将上下面板夹持，并往垂直于叠放方向进行拉伸，使得中间未焊合部位被拉伸开，形成金属蜂窝组织。
2.根据权利要求1所述的一种用于航空、航天飞行器隔离层中的金属蜂窝材料及其制备方法，其特征在于:内容(I)中所述的其夹层为铝合金或钛合金等常见航空用轻型材料，其面板为钛合金、镍基合金或不锈钢等耐热航空材料。
3.根据权利要求1所述的用于航空、航天飞行器隔离层中的金属蜂窝材料及其制备方法，其特征在于:内容(3)中所述防焊剂为水玻璃溶剂。
【文档编号】B32B3/12GK103612433SQ201310450592
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】段绵俊, 魏玲, 高福银, 陈俊 申请人:魏玲