[发明专利]金属波纹‑金属橡胶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及承载减振吸能结构材料技术领域，具体涉及一种金属波纹‐金属橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

金属橡胶可承受较大的变形，在受到载荷作用产生变形时，金属丝之间相互挤压、滑移，产生摩擦，可以耗散大量的能量，从而起到减振的作用。金属橡胶具有阻尼性能好、环境适应能力强、可用于复杂载荷工况、使用寿命长、结构与性能可设计等诸多优点，不仅可以满足航空航天、军事装备、石油化工海洋平台等恶劣环境的需求，也可用于机械、交通、土木工程等领域。金属橡胶是一种弹性多孔材料，除具有减振功能外，还可用于热管、过滤器、节流阀、轴承、吸声材料等，具有广阔的市场前景。

目前，常见的多孔金属夹层板多为波纹或泡沫铝等单一结构，仅具备单种的功能，或者是单种功能较强而其它功能弱化，如金属波纹夹层板横向抗剪切强度及承载能力较强，但是耗能性能较差，而金属橡胶材料在宽频域内具有较大的阻尼系数，损耗因子为0.1～0.3，其吸能减振作用显著。金属波纹作为承载结构，其减振吸能效果较差，金属橡胶具有很好的减振吸能性能，但不能单独承载结构，两者复合制作成金属波纹‐金属橡胶复合阻尼材料可以实现优势互补，提高材料的质量效率。

发明内容

本发明为了发挥金属波纹和金属橡胶各自的优势，通过复合的方式实现各自的功能优势集成，实现高强度，高吸能等多种功能于一身的金属波纹‐金属橡胶复合材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种金属波纹‐金属橡胶复合材料，包括面板1，固定在面板1间的波纹结构芯体2，面板1与波纹结构芯体2形成波纹结构点阵金属夹层板，所述波纹结构点阵金属夹层板的波纹结构芯体2的孔4中插满金属橡胶3。

所述金属橡胶3以金属丝为原料制成。

所述金属丝的材料为奥氏体不锈钢丝、形状记忆合金丝、阻尼合金丝或镍基高温合金丝，所述金属橡胶3的密度为0.9g/cm³～1.8g/cm³，金属橡胶3的相对密度为10％～24％。

所述面板1和波纹结构芯体2的材料为金属板材。

所述金属板材为铝合金板、不锈钢板、镍板或钛板。

一种金属波纹‐金属橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1)首先将平整过的金属板材采用模压、折叠技术形成波纹结构芯体2，然后将波纹结构芯体2和金属板材的面板1清洗去除油污和锈迹，采用钎焊或激光焊或粘接剂粘接将波纹结构芯体2与面板1焊接制成波纹结构点阵金属夹层板；

2)以金属丝为原料，金属丝直径为缠绕编织成螺线卷，螺线卷直径为螺距与螺线卷直径相等，使其具有均匀的螺距，经定螺距拉伸处理，按照预设的质量沿模具纵向、横向以及纵横相间的任意方向进行排列铺放，得到金属橡胶坯料，制成毛坯，然后根据波纹结构芯体2中孔4的空间尺寸制作相应的模具，将坯料放入模具中并经压力机反复加压成型，其中在制作三项受力要求的阻尼试件时，在压制过程中在垂直于压制成型的方向施加振动载荷以获得三向阻尼和强度均匀的构件；成型的坯件需经573±5K的30～45分钟的热稳定处理，最后制成与波纹结构芯体2中孔4的空间尺寸相适应的三角棱柱或者梯形棱柱的金属橡胶3；

3)最后，在三角棱柱或者梯形棱柱的金属橡胶3与波纹结构芯体2的接触面上均匀涂覆一层胶粘剂，将三角棱柱或者梯形棱柱的金属橡胶3放置在波纹结构点阵金属夹层板的孔4中进行填充，将孔4全部插满，于40℃～60℃烘箱静置固化两小时，从而粘接为一体，制备成金属波纹‐金属橡胶复合材料。

步骤1)和步骤3)所述的胶粘剂为环氧树脂类或甲基丙烯酸酯类。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

本发明应用金属波纹的力学性能以及金属橡胶的吸能、减振的优势，将两种结构复合进而实现多功能的耦合，获得综合性能更加优异的结构功能一体化材料。与蜂窝结构相比，本发明具有通孔结构，更便于与金属橡胶的复合且成本较低。

这种金属波纹‐金属橡胶复合材料，在交通运输、机械制造、军事领域具有广泛的应用前景，它可以有效增加结构阻尼，且具有非线性、变阻尼特性，能够改善结构的抗震、减振、吸声性能，尤其在机械制造行业中，更可以发挥其高强度、高刚度和优良的阻尼性能。此外，这种复合多孔材料具有全环境适应性，耐腐蚀，耐高低温，不老化，真空不挥发等优异性能，重量较轻，其制造简便、成本较低，使用寿命长。

附图说明

图1为波纹结构夹层板的结构示意图。