铝蜂窝夹层的性能及应用

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1、铝蜂窝夹层的性能及应用贺中亮赵会民刘建春李少华吴苗（西安雅西复合材料有限公司，710089，西安，陕西）摘要：本文综述了夹层复合材料用铝蜂窝芯的性能及其应用，与泡沫夹层在力学性能等方面综合对比分析，并展望了铝蜂窝芯的发展及应用前景。关键词：铝蜂窝；泡沫夹层；性能PropertiesandapplicationsofaluminumhoneycombsandwichHeZhongliang,ZhaoHuimin,LiuJianchun,LiShaohuaWuMiao（ArgosyXACCompositeMaterialsLtd.Xi’an,Shaanxi,

2、710089,China）AbstractThispaperreviewsPropertiesandapplicationsonaluminumhoneycombsandwichmaterials,ComparativeAnalysisonmechanicalpropertywithfoamsandwichandgivestheappliedprospectofaluminumhoneycombsandwich.Keywordsaluminumhoneycomb;foamsandwich;Properties引言金属蜂窝是金属骨架和蜂窝孔相间的一种新型功

3、能复合材料，因其内部结构含有许多蜂窝状直通孔而得名。铝蜂窝芯是由多层铝箔粘合，叠压，然后拉伸展开成规则的蜂窝形状。由于铝蜂窝芯的特殊构造，其分割成的众多封闭小室限制了由其合成的幕墙板内空气的流动，使热量和声波的传播受到极大的限制，具有良好的隔热、隔音、导电、耐热防腐、吸能减震，保温效果，同时它的抗弯挠、抗压性和比重轻等特性也使其他建筑材料无法比拟的。作为蜂窝家族中的“贵族”，铝蜂窝有着非常优异的性能，它强度高、耐高温、耐腐蚀，是航空、航天、高速船舶、高速列车等行业的理想材料，在建筑业是大尺寸幕墙和对阻燃要求高的室内豪华装修的首选材料。同时由于碳纤维、芳族

4、聚酞胺纤维增强物价格下降,聚醋、环氧、热塑性树脂的品种和质量不断增加,为更多的新品种夹层复合材料的研制、应用和发展提供了有利的条件。在夹层结构中，聚合物泡沫是一种最常用的芯材。主要包括：聚氯乙烯(PVC)泡沫、聚苯乙烯(PS)泡沫、聚氨酯(PU)泡沫、聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫、聚醚酰亚胺(PEI)泡沫和丙烯腈-苯乙烯(SAN或AS)泡沫等[1]。1铝蜂窝芯的结构铝蜂窝夹层结构复合材料是由两块高强度的上、下蒙皮（根据使用环境不同，又是也称为面板）和中间夹着一层厚而轻的夹芯层所组成。其结构示意图见图1[2]。图1铝蜂窝夹层结构组成Fig.1Compos

5、edofaluminumhoneycombsandwichstructure2铝蜂窝夹层和泡沫夹层性能特点2.1力学性能蜂窝或泡沫等低密度的“芯”用于复合材料，它可分隔表皮材料，可提高抗弯曲强度、降低质量。具有相同负荷能力的夹层结构要比实体层状结构轻好几倍。芯材还能对整体强度起加强作用，降低单位体积的成本、削弱噪音与震动、增加耐热、抗疲劳扣防火性能等。芯材的作用机理是将剪切力从表皮层传向内层，使两个表皮层在静态和动态载荷下都能保持稳定，并且吸收冲击能来提供抗破坏性能[3，4]。铝蜂窝具有较高的压缩模量、剪切强度和较轻的重量等优点，铝蜂窝密度较低，一般在2

6、0kg/m3～150kg/m3，较高的力学性能，表一为西安雅西复合材料有限公司铝蜂窝芯产品在不同规格下力学性能表。同等密度下铝蜂窝芯材的力学性能比泡沫夹层要高很多，所以成为飞机和高速列车广泛使用的夹芯材料。表一雅西公司铝蜂窝芯产品力学性能表Tab.1propertiesofaluminumhoneycombcoreofArgosyXACcompositematerialLTD.密度lb/foot3铝箔厚度mm芯材规格inch室温(23.5℃）平面压缩强度Mpa纵向剪切强度MPa横向剪切强度MPa8.10.073/163.93.11.73.40.051/4

7、21.60.95.20.071/42.82.21.32.30.053/81.110.860.593.60.073/81.561.20.821.70.051/20.610.570.392.60.071/20.860.80.551.20.053/40.340.340.251.80.073/40.480.480.351.00.0510.190.270.161.30.0710.260.380.23夹层结构只要考虑三个因素：面板、芯材、面板及芯材的粘接。夹层结构在应用中主要受弯曲载荷。面板承担拉应力及压应力，对其刚度和强度要求高。传统面板材料——铝、钢等；随着复合

8、材料的发展，越来越多采用碳纤维或玻璃纤维增强塑料做面板材料，故芯材在结构中主要承