[发明专利]面向轻装甲和基座应用的合金混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金混凝土及其制备方法，特别是涉及移植混凝土构造原理用于设计铝基合金-天然卵石复合材料及其合成方法。

背景技术

以天然的鹅卵石、碎石、小石子或砂子为骨料，用人工烧制硅酸盐类水泥粉加水后，再混合骨料使其凝固所得到的固化物，这种坚硬的固化物被狭义的定义为混凝土，其对应的英文为concrete。

被称为人类最伟大发明之一的混凝土，其发明时间、国别、地点和人物颇有争议。能被普遍接受的两种学术观点认为：

在广义的混凝土概念范围内，混凝土是古代罗马人发明的。这一观点有非常多的考古证据支持，甚至获得语言学方面的支持，诸如：英文水泥一词的cement，其是由罗马的水泥单词caementa派生而来。

在狭义的混凝土概念范围内，混凝土的发明时间落在1824年之后，即英国人约瑟夫发明波特兰水泥(现代硅酸盐水泥)之后，现今使用的波特兰水泥(modern Portland cement)毕竟是现代意义上混凝土的关键原料，本发明合金混凝土中的混凝土概念基于此狭义概念(卢汝生，吴秋飞，混凝土-人类的伟大发明，中山大学学报论丛，2001年，21卷，1期，P296-299)。

用液态的铝合金液体代替现代硅酸盐水泥浆料，将一定量小卵石子或鹅卵石碎块凝固其中，获得的铝合金-天然卵石复合材料，为本发明中定义的合金混凝土的确切概念(alloy-concrete)。现有技术中不存在本发明确立的合金混凝土(alloy-concrete)概念。

显然，建立在狭义混凝土定义之上的本发明的合金混凝土概念，其中两个基本构成要件仍然为：天然物，诸如建筑业混凝土中鹅卵石、碎石、小石子或砂子等这些天然物或本发明中小卵石子或鹅卵石碎块；人工合成物，诸如建筑业混凝土中硅酸盐水泥以及本发明中的人工制造铝合金，二者共存。

在战争年代，人们经常用钢筋混凝土构筑防护碉堡和暗堡等。钢筋混凝土的这种用途相当于为战士们构筑了“不可移动的装甲”。而在和平年代，不管是建设兆瓦级的火力发电厂，还是安装千吨级以上的水压机，百吨以上的钢筋混凝土基座使用屡见不鲜。显然，厚重的钢筋混凝土砌块，对于防止射入体的射入或根据动量守恒原理来减少机器的振动强度都是有效的。

在和平年代，一台用于反恐的运兵车上，外壳需要装甲，内部通讯等设备或机器也同样需要一次隔振或二次隔振的基座，然而，人们在此类反恐车上，几乎见不到使用钢筋混凝土的痕迹。究其原因，尽管是多方面的，但至少含有：

由于碉堡的“不动性”和反恐的运兵车的“移动性”，该“不动性”和“移动性”产生对材料和构件截然相反的性能苛求的差异性，使得工程化会面临克服技术上的困难。诸如轻量化要求，构件焊接或连接问题以及钢筋混凝土因经常振动产生的裂纹等等问题。尤其是：反恐的运兵车颠簸振动的环境，因长期振动，现有水泥很难满足此种车的实际工况。

将钢筋混凝土中的水泥用金属或合金替代，由于金属韧性远远高于水泥，反恐的运兵车上水泥构件，因长期振动使得水泥材料裂纹或因水泥难焊接等工程化问题，随着这种要素替代，这些问题将迎刃而解。

1996年，美国专利商标局公开了美国海军军代表处(The United States of America as represented by the Secretary of the Navy)申请的题目为“压力铸造法获得氧化铝瓷砖增强铝合金装甲及其制备工艺”(Pressure cast alumina tile reinforced aluminum alloy armor and process for producing the same)的USP 5,509,459号发明专利。该专利揭示：将氧化铝瓷砖用钢筋类金属穿起来，放到铸造型腔中，在压力铸造的压力下，将铝合金液体压入型腔，获得增强的装甲。审视该发明设计思路，显见：其用铝合金液体、铝瓷砖和特种金属丝分别代替了钢筋混凝土中的水泥、卵石和钢筋。这种要素替代的发明，至少解决了钢筋混凝土中的水泥无金属韧性的问题，这是该发明的优点之一。然而，该发明不足至少表现在：金属材料学界一直渴望，用合金替代水泥来制造合金混凝土的愿望没有实现。因为从该发明中显见，该发明由氧化铝瓷砖代替钢筋混凝土中卵石、砂子或碎石的骨料；而钢筋混凝土中卵石或砂子的主体化学成分为二氧化硅，而并非该发明中氧化铝。差别更大的是，钢筋混凝土中卵石或砂子为天然物，而该发明中瓷砖为人工合成物。