本发明涉及建筑材料领域，特别是涉及一种建筑用抗爆泡沫铝夹层板及其制备方法。
背景技术：
近年来，世界各地均不断发生爆炸事件，带来了巨大的经济和人身伤害，引起了世界各国相关研究工作者的高度关注，爆炸荷载作用下结构的抗爆、防爆研究已经成为建筑行业的研究热点。在突发性爆炸、强冲击作用下采取合理有效的防爆工程措施，减少在爆炸荷载作用下的结构动力响应，避免其遭受严重损伤、破坏以及倒塌，保障生命安全，并且可以最大幅度的降低财产损失，具有重要的研究意义。目前，在我国实际工程中，起到抗爆防护作用的结构吸能层主要采用钢筋混凝土或钢板，此类材料质量较重而且较为昂贵
泡沫金属是一种由气孔和金属基材组成的新材料。一般的金属材料具有密实的多晶体结构，材料中的孔隙一般被当做缺陷来处理，而且当缺陷较多时会影响材料的性能，严重时甚至成为废品。但是泡沫金属则是利用了这种孔隙缺陷，虽然孔隙数量达到一定程度后其力学性能受到较多影响，但是该种材料却具有能量吸收，密度低等优异性能，是一种新型的结构功能材料。泡沫金属材料具有高孔隙率、小密度、大比表面积、大孔径等结构特征。以泡沫铝为例，相较于传统的金属材料，泡沫铝具有极低的导热率，，较高的耐热性能以及较高的散热能力。此外，泡沫铝在达不到最大应力或破坏的情况下可以吸收冲击能，通过控制孔隙结构和密度值等系数，可以使泡沫铝成为理想的吸能材料。
但是，单纯的泡沫铝由于其强度较低，一般难以被直接应用，这就限制了泡沫铝的使用范围。泡沫铝夹层板是在泡沫铝的基础上制得的一种新型泡沫铝材料，其芯层为泡沫铝或泡沫铝合金，上下面板为铝板或其他金属薄板。与传统材料相比，泡沫铝夹层板具有更高的比刚度、比强度、更理想的抗冲击性，更强的减震性等性能，具有广阔的应用前景。
中国专利CN201110384532.6公开了一种泡沫铝夹心板制备方法，该方法包括以下步骤：将雾化法制得的铝-硅合金粉末与一定比例的发泡剂氢化钛粉末及金属镁粉末混合均匀，灌装入一端密封的薄壁钢(或铝合金)管，灌粉后将管材另一端密封后制成轧制坯料，在冷轧机上慢速轧制复合，所得的复合板经切边后按照发泡模具尺寸切取发泡预制坯，预制坯在钢质模具中进行受限发泡，根据要求调整发泡温度及发泡时间，经过高温短时发泡后可得到芯层泡沫结构均匀，界面结合良好、厚度精度高、板型优良的高质量泡沫铝夹心板。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种建筑用抗爆泡沫铝夹层板及其制备方法，该泡沫铝夹层板具有梯度界面，使用寿命长，并且制备方法简单，制备原料选材范围广，可灵活改变其外观与外形尺寸，适用范围较广。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种建筑用抗爆泡沫铝夹层板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝粉与发泡剂混合后，在混料机中进行混合12-16h，其中发泡剂占总质量份数的0.7-1.5％，之后对其进行冷等静压处理，压制成型，制得预成型芯体，相对密度为40％-45％；
(2)利用等离子旋转电极雾化法制得FeAl预合金粉末，将FeAl预合金粉末置于钢模具中，使用压头进行预压成型，之后将步骤(1)制得的预成型芯体放置于TiAl预合金层之上，之后向模具中装入FeAl预合金粉末再次使用压头进行预压成型，模具内粉末填装的相对密度为55％-58％，之后在400-500℃条件下进行热压致密化处理，制得相对密度大于98％的前驱体；
(3)将前驱体放置于电阻炉中，进行充分发泡，之后冷却，对材料进行表面处理后制得建筑用抗爆泡沫铝夹层板。
优选的，所述发泡剂为TiH。
优选的，所述FeAl预合金粉末中铁和铝的质量比为2：(3-7)。
优选的，所述步骤(3)中进行热压处理时，首先在400-500℃保温45-90min，在进行加压处理，压力为40-60Mpa。
优选的，所述步骤(4)中发泡过程中的温度为675℃，发泡时间为1-2min。
一种建筑用抗爆泡沫铝夹层板，由以上方法制备而成。
优选的，该夹层板适用于建筑中的抗爆防护使用。
其中相对密度为实际密度与理论密度的比值。
其中夹层板芯层和面板层的质量比为(D芯×ρ芯)：(D面×ρ面)，D芯为芯层的厚度，ρ芯为芯层的密度，D面为面板的厚度，ρ面为面板的密度。
本发明具有以下有益效果，在制备夹层板的过程中，结合粉末冶金的方式，直接以金属粉末为原料，减少了制备夹层板之前需对面板进行表面处理的步骤，缩短了制备工艺。利用冷等静压先将芯层材料进行成型处理，使芯层材料在热致密化处理过程中可以受热更加均匀，成型效果更佳。
在装模过程中先将粉末填装的相对密度为55％-58％，粉末之间还存在一定的连通孔，这使得热压致密化过程中，粉末内部可以发生颗粒之间的相对滑动，颗粒可以重排，从而消除孔隙，实现致密化。由于在原料均为粉体，芯层与面板之间没有清晰的界面，两部分的粉末颗粒在层间相互扩散、渗透，形成具有微观互穿网状结构、成分连续过渡的界面区域，形成具有梯度界面的材料。这种梯度界面可以使夹层板最大限度的发挥泡沫铝的独特性能，更好地吸收能量，具有防爆效果，并且可以延长夹层板的使用寿命。
该夹层板适用于各种形式的形状加工处理，可以灵活的改变外观和外形尺寸，产品均能保持良好的梯度界面特性，使用范围广。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种建筑用抗爆泡沫铝夹层板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝粉与发泡剂TiH混合后，在混料机中进行混合12h，其中发泡剂占总质量份数的0.7％，之后对其进行冷等静压处理，压制成型，制得预成型芯体，相对密度为40％；
(2)利用等离子旋转电极雾化法制得FeAl预合金粉末，将FeAl预合金粉末置于钢模具中，使用压头进行预压成型，之后将步骤(1)制得的预成型芯体放置于TiAl预合金层之上，之后向模具中装入FeAl预合金粉末再次使用压头进行预压成型，模具内粉末填装的相对密度为55％，之后进行热压致密化处理，首先在400℃保温45min，在进行加压处理，压力为60Mpa制得相对密度大于98％的前驱体；
(3)将前驱体放置于电阻炉中，进行充分发泡，发泡过程中的温度为675℃，发泡时间为1min，之后冷却，对材料进行表面处理后制得建筑用抗爆泡沫铝夹层板。
FeAl预合金粉末中铁和铝的质量比为2：3。其中夹层板芯层和面板层的质量比为(D芯×ρ芯)：(D面×ρ面)，D芯为芯层的厚度，ρ芯为芯层的密度，D面为面板的厚度，ρ面为面板的密度。
实施例2
一种建筑用抗爆泡沫铝夹层板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝粉与发泡剂TiH混合后，在混料机中进行混合16h，其中发泡剂占总质量份数的1.5％，之后对其进行冷等静压处理，压制成型，制得预成型芯体，相对密度为45％；
(2)利用等离子旋转电极雾化法制得FeAl预合金粉末，将FeAl预合金粉末置于钢模具中，使用压头进行预压成型，之后将步骤(1)制得的预成型芯体放置于TiAl预合金层之上，之后向模具中装入FeAl预合金粉末再次使用压头进行预压成型，模具内粉末填装的相对密度为58％，之后进行热压致密化处理，首先在500℃保温90min，在进行加压处理，压力为40Mpa制得相对密度大于98％的前驱体；
(3)将前驱体放置于电阻炉中，进行充分发泡，发泡过程中的温度为675℃，发泡时间为2min，之后冷却，对材料进行表面处理后制得建筑用抗爆泡沫铝夹层板。
FeAl预合金粉末中铁和铝的质量比为2：7。其中夹层板芯层和面板层的质量比为(D芯×ρ芯)：(D面×ρ面)，D芯为芯层的厚度，ρ芯为芯层的密度，D面为面板的厚度，ρ面为面板的密度。
实施例3
一种建筑用抗爆泡沫铝夹层板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝粉与发泡剂TiH混合后，在混料机中进行混合12h，其中发泡剂占总质量份数的1.5％，之后对其进行冷等静压处理，压制成型，制得预成型芯体，相对密度为40％；
(2)利用等离子旋转电极雾化法制得FeAl预合金粉末，将FeAl预合金粉末置于钢模具中，使用压头进行预压成型，之后将步骤(1)制得的预成型芯体放置于TiAl预合金层之上，之后向模具中装入FeAl预合金粉末再次使用压头进行预压成型，模具内粉末填装的相对密度为58％，之后进行热压致密化处理，首先在400℃保温90min，在进行加压处理，压力为60Mpa制得相对密度大于98％的前驱体；
(3)将前驱体放置于电阻炉中，进行充分发泡，发泡过程中的温度为675℃，发泡时间为1min，之后冷却，对材料进行表面处理后制得建筑用抗爆泡沫铝夹层板。
FeAl预合金粉末中铁和铝的质量比为2：7。其中夹层板芯层和面板层的质量比为(D芯×ρ芯)：(D面×ρ面)，D芯为芯层的厚度，ρ芯为芯层的密度，D面为面板的厚度，ρ面为面板的密度。
实施例4
一种建筑用抗爆泡沫铝夹层板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝粉与发泡剂TiH混合后，在混料机中进行混合16h，其中发泡剂占总质量份数的0.7％，之后对其进行冷等静压处理，压制成型，制得预成型芯体，相对密度为45％；
(2)利用等离子旋转电极雾化法制得FeAl预合金粉末，将FeAl预合金粉末置于钢模具中，使用压头进行预压成型，之后将步骤(1)制得的预成型芯体放置于TiAl预合金层之上，之后向模具中装入FeAl预合金粉末再次使用压头进行预压成型，模具内粉末填装的相对密度为55％，之后进行热压致密化处理，首先在500℃保温45min，在进行加压处理，压力为40Mpa制得相对密度大于98％的前驱体；
(3)将前驱体放置于电阻炉中，进行充分发泡，发泡过程中的温度为675℃，发泡时间为2min，之后冷却，对材料进行表面处理后制得建筑用抗爆泡沫铝夹层板。
FeAl预合金粉末中铁和铝的质量比为2：3。其中夹层板芯层和面板层的质量比为(D芯×ρ芯)：(D面×ρ面)，D芯为芯层的厚度，ρ芯为芯层的密度，D面为面板的厚度，ρ面为面板的密度。
实施例5
一种建筑用抗爆泡沫铝夹层板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝粉与发泡剂TiH混合后，在混料机中进行混合14h，其中发泡剂占总质量份数的0.9％，之后对其进行冷等静压处理，压制成型，制得预成型芯体，相对密度为43％；
(2)利用等离子旋转电极雾化法制得FeAl预合金粉末，将FeAl预合金粉末置于钢模具中，使用压头进行预压成型，之后将步骤(1)制得的预成型芯体放置于TiAl预合金层之上，之后向模具中装入FeAl预合金粉末再次使用压头进行预压成型，模具内粉末填装的相对密度为56％，之后进行热压致密化处理，首先在450℃保温60min，在进行加压处理，压力为50Mpa制得相对密度大于98％的前驱体；
(3)将前驱体放置于电阻炉中，进行充分发泡，发泡过程中的温度为675℃，发泡时间为1.5min，之后冷却，对材料进行表面处理后制得建筑用抗爆泡沫铝夹层板。
FeAl预合金粉末中铁和铝的质量比为2：5。其中夹层板芯层和面板层的质量比为(D芯×ρ芯)：(D面×ρ面)，D芯为芯层的厚度，ρ芯为芯层的密度，D面为面板的厚度，ρ面为面板的密度。
实施例6
一种建筑用抗爆泡沫铝夹层板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝粉与发泡剂TiH混合后，在混料机中进行混合15h，其中发泡剂占总质量份数的1％，之后对其进行冷等静压处理，压制成型，制得预成型芯体，相对密度为42％；
(2)利用等离子旋转电极雾化法制得FeAl预合金粉末，将FeAl预合金粉末置于钢模具中，使用压头进行预压成型，之后将步骤(1)制得的预成型芯体放置于TiAl预合金层之上，之后向模具中装入FeAl预合金粉末再次使用压头进行预压成型，模具内粉末填装的相对密度为56％，之后进行热压致密化处理，首先在450℃保温75min，在进行加压处理，压力为50Mpa制得相对密度大于98％的前驱体；
(3)将前驱体放置于电阻炉中，进行充分发泡，发泡过程中的温度为675℃，发泡时间为2min，之后冷却，对材料进行表面处理后制得建筑用抗爆泡沫铝夹层板。
FeAl预合金粉末中铁和铝的质量比为2：4。其中夹层板芯层和面板层的质量比为(D芯×ρ芯)：(D面×ρ面)，D芯为芯层的厚度，ρ芯为芯层的密度，D面为面板的厚度，ρ面为面板的密度。