本發(fā)明主要涉及釬焊蜂窩板領(lǐng)域，尤其涉及釬焊蜂窩板面板用高強(qiáng)鋁合金復(fù)合板、芯材、包覆層及皮材。
背景技術(shù)：
鋁蜂窩板由于重量輕、強(qiáng)度高、剛性大、穩(wěn)定性好、隔熱隔聲等一系列優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于軌道交通、建筑、船舶、飛機(jī)等領(lǐng)域中。蜂窩板是由面板和蜂窩芯組成，傳統(tǒng)的鋁蜂窩板是將面板和蜂窩芯膠粘連接而成，其強(qiáng)度、使用壽命及允許的工作環(huán)境在很大程度上受膠粘劑的性能而受限。在濕度大、振動(dòng)過(guò)激、溫度過(guò)高或過(guò)低的工作環(huán)境下面板容易脫膠，導(dǎo)致平拉強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度降低。釬焊鋁蜂窩板是將鋁合金面板和蜂窩芯通過(guò)釬焊方法連接而成的鋁合金板，實(shí)現(xiàn)了面板和蜂窩芯的冶金結(jié)合，其力學(xué)性能不僅高于同規(guī)格的膠粘蜂窩板，并且可克服膠粘蜂窩板耐高溫差、受工作環(huán)境影響大等缺點(diǎn)。
現(xiàn)有釬焊鋁蜂窩板面板由多層不同牌號(hào)的鋁合金經(jīng)軋制復(fù)合而成，其常用鋁合金組成為4xxx/3xxx/4xxx，其中4xxx鋁合金稱(chēng)為皮材，在釬焊時(shí)充當(dāng)釬料，其厚度占整個(gè)面板厚度的10％左右；中間的3xxx鋁合金稱(chēng)為芯材，提供強(qiáng)度支撐，是面板材料的主要組成部分，因此該類(lèi)面板材料又稱(chēng)為3系鋁合金板。
然而，3系鋁合金因不可熱處理強(qiáng)化，導(dǎo)致其釬焊后強(qiáng)度受限。而“輕量化、高性能、安全和環(huán)保節(jié)能”是交通運(yùn)輸和建筑等行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，進(jìn)而對(duì)鋁蜂窩板提出了更新更高的要求，即要求蜂窩板厚度減薄、重量減輕的同時(shí)仍然維持強(qiáng)度不下降。而傳統(tǒng)的3系鋁合金面板已不能滿足輕量化要求。
經(jīng)研究已知，在鋁中添加Mg元素可提高鋁合金強(qiáng)度，但含Mg鋁合金在載氣釬焊時(shí)，Mg易蒸發(fā)出來(lái)與O生成MgO，而MgO會(huì)降低釬料流動(dòng)性；另外，Mg還會(huì)與釬劑反應(yīng)消耗釬劑。因此含Mg鋁合金多采用真空釬焊。但目前真空釬焊設(shè)備昂貴、效率低，會(huì)大大增加生產(chǎn)成本。因此，開(kāi)發(fā)適用于載氣釬焊的含Mg鋁蜂窩板面板材料，對(duì)提高鋁蜂窩板強(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本極為重要。
因而，有必要開(kāi)發(fā)釬焊蜂窩板面板用高強(qiáng)鋁合金復(fù)合材料，以在保證復(fù)合板重量減輕的同時(shí)仍然維持其強(qiáng)度不下降，并且使得含Mg鋁蜂窩板面板材料適用于載氣釬焊，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供釬焊蜂窩板面板用高強(qiáng)鋁合金復(fù)合板、芯材、包覆層及皮材，以在保證復(fù)合板重量減輕的同時(shí)仍然維持其強(qiáng)度不下降，并且使得含Mg鋁蜂窩板面板材料適用于載氣釬焊，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明提供了一種釬焊蜂窩板面板用高強(qiáng)鋁合金復(fù)合板，所述復(fù)合板包括依次疊加的皮材、第一包覆層、芯材、第二包覆層，其中，所述皮材為4系鋁合金，Si的質(zhì)量含量為4.5-11％；所述第一包覆層與第二包覆層均為含Si元素的1050鋁合金，Si的質(zhì)量含量為0.7-0.9％；所述芯材為6系鋁合金，其固相線溫度≥580℃。
上述的復(fù)合板，所述復(fù)合板的厚度為0.5-2.5mm。
上述的復(fù)合板，所述皮材的厚度為40-200μm。
上述的復(fù)合板，所述第一包覆層和第二包覆層的厚度相同，厚度均為40-200μm。
上述的復(fù)合板，所述復(fù)合板為退火態(tài)鋁合金復(fù)合板。
上述的復(fù)合板，釬焊后的所述復(fù)合板的屈服強(qiáng)度為100MPa以上。
上述的復(fù)合板，釬焊后的所述復(fù)合板材料包含Mg2Si強(qiáng)化相。
本發(fā)明還提供一種釬焊蜂窩板面板用高強(qiáng)鋁合金復(fù)合板的芯材，所述芯材為6系鋁合金，其固相線溫度≥580℃。
本發(fā)明還提供一種釬焊蜂窩板面板用高強(qiáng)鋁合金復(fù)合板的包覆層，所述包覆層為含Si元素的1050鋁合金，Si的質(zhì)量含量為0.7-0.9％。
本發(fā)明還提供一種釬焊蜂窩板面板用高強(qiáng)鋁合金復(fù)合板的皮材，所述皮材為4系鋁合金，Si的質(zhì)量含量為4.5-11％。
本發(fā)明釬焊蜂窩板面板用復(fù)合板的芯材采用6系鋁合金，可熱處理強(qiáng)化，釬焊及釬焊后的冷卻過(guò)程，相當(dāng)于對(duì)復(fù)合面板中的6系鋁合金進(jìn)行了固溶強(qiáng)化處理，因此釬焊后的面板強(qiáng)度大大提升，進(jìn)而提高釬焊鋁蜂窩板強(qiáng)度。并且各層鋁合金中含有適量的Si元素，較高含量的Si可與Mg反應(yīng)形成Mg2Si強(qiáng)化相，進(jìn)一步提高了面板的強(qiáng)度，同時(shí)可阻止Mg在釬焊過(guò)程中蒸發(fā)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)含Mg面板良好的載氣釬焊性能，提高了釬焊效率，降低了釬焊成本。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的四層結(jié)構(gòu)釬焊蜂窩板面板用復(fù)合板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
為解決現(xiàn)有鋁蜂窩板強(qiáng)度低、含Mg鋁合金面板釬焊成本高、效率低的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新的釬焊鋁蜂窩板用鋁合金復(fù)合材料及復(fù)合板，該面板材料由四層鋁合金組成，并依次按皮材鋁合金、第一包覆層鋁合金、芯材鋁合金、第二包覆層鋁合金軋制復(fù)合為板材，合金供貨狀態(tài)為退火態(tài)。其中皮材采用4系鋁合金，Si的質(zhì)量含量為4.5-11％；第一包覆層與第二包覆層均采用1050+Si鋁合金，Si的質(zhì)量含量為0.7-0.9％；芯材采用6系鋁合金，其固相線溫度≥580℃。對(duì)芯材固相線溫度的限制是為了適應(yīng)相對(duì)應(yīng)的載氣釬焊溫度。
釬焊及釬焊后的冷卻過(guò)程，相當(dāng)于對(duì)復(fù)合板中的6系鋁合金進(jìn)行了固溶強(qiáng)化處理，因此可大大提高面板強(qiáng)度，進(jìn)而提高釬焊鋁蜂窩板強(qiáng)度。大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，釬焊后的所述復(fù)合板的屈服強(qiáng)度為100MPa以上。
該復(fù)合板材的厚度為0.5-2.5mm，其中皮材厚度為40-200μm，第一和第二包覆層厚度相同，厚度范圍為40-200μm；剩余為芯材。復(fù)合板材的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其中件1為皮材，件2為第一包覆層，件3為芯材，件4為第二包覆層。
與背景技術(shù)相比，傳統(tǒng)的鋁蜂窩板面板為3系鋁合金，不可熱處理強(qiáng)化處理，面板強(qiáng)度受限，不能滿足輕量化的要求，而且含Mg鋁合金作為鋁蜂窩板面板材料必須采用真空釬焊，生產(chǎn)效率低，成本高。而本發(fā)明提供的鋁蜂窩板面板為6系鋁合金，可熱處理強(qiáng)化，釬焊及釬焊后的冷卻過(guò)程，相當(dāng)于對(duì)復(fù)合面板中的6系鋁合金進(jìn)行了固溶強(qiáng)化處理，因此釬焊后的面板強(qiáng)度大大提升，進(jìn)而提高了釬焊鋁蜂窩板的強(qiáng)度。并且將1050+Si鋁合金作為包覆層，芯材與皮材均含適量的Si元素，較高含量的Si可與Mg反應(yīng)形成Mg2Si強(qiáng)化相，進(jìn)一步提高了面板的強(qiáng)度，同時(shí)可阻止Mg在釬焊過(guò)程中蒸發(fā)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)含Mg面板良好的載氣釬焊性能，提高了釬焊效率，降低了釬焊成本。
實(shí)施例1
制備鋁合金復(fù)合板，厚度為1.2mm，合金狀態(tài)為退火態(tài)。其中，皮材采用4043鋁合金，皮材厚度為60μm，Si的質(zhì)量含量為4.5％；第一包覆層和第二包覆層采用1050+Si鋁合金，Si的質(zhì)量含量為0.75％，包覆層厚度為50μm；芯材為6061鋁合金，熔化溫度范圍為582-652℃，，厚度為1.04mm。對(duì)該鋁合金復(fù)合板進(jìn)行模擬釬焊，載氣釬焊溫度為570℃，保溫10min，保護(hù)氣氛為氮?dú)狻ｂF焊后的復(fù)合板屈服強(qiáng)度為110MPa，而普通3系鋁合金復(fù)合板釬焊后屈服強(qiáng)度僅為40-60MPa，因此可大大提高了釬焊鋁蜂窩板的強(qiáng)度，且復(fù)合板的厚度較薄，體重較輕，實(shí)現(xiàn)了輕量化。
實(shí)施例2
制備鋁合金復(fù)合板，厚度為1.0mm，合金狀態(tài)為退火態(tài)。其中，皮材采用4045鋁合金，Si的質(zhì)量含量為10％，皮材厚度為90μm；第一包覆層和第二包覆層采用1050+Si鋁合金，Si的質(zhì)量含量為0.85％，包覆層厚度為60μm；芯材為6063鋁合金，熔化溫度范圍為615-655℃，厚度為0.79mm.對(duì)該鋁合金復(fù)合板進(jìn)行模擬釬焊，載氣釬焊溫度為605℃，保溫時(shí)間為15min，保護(hù)氣氛為氮?dú)狻ｂF焊后的復(fù)合板屈服強(qiáng)度為123MPa，而普通3系鋁合金復(fù)合板釬焊后屈服強(qiáng)度僅為40-60MPa，因此可大大提高釬焊鋁蜂窩板強(qiáng)度，且復(fù)合板的厚度較薄，體重較輕，實(shí)現(xiàn)了輕量化。
實(shí)施例3
制備鋁合金復(fù)合板，厚度為0.8mm，合金狀態(tài)為退火態(tài)。其中，皮材采用4343鋁合金，Si的質(zhì)量含量為8％，皮材厚度為40μm；第一包覆層和第二包覆層采用1050+Si鋁合金，Si的質(zhì)量含量為0.80％，包覆層厚度為50μm；芯材為6151鋁合金，熔化溫度范圍為588-650℃，厚度為0.66mm.對(duì)該鋁合金復(fù)合板進(jìn)行模擬釬焊，載氣釬焊溫度為575℃，保溫時(shí)間為8min，保護(hù)氣氛為氮?dú)狻ｂF焊后的復(fù)合板屈服強(qiáng)度為105MPa，而普通3系鋁合金復(fù)合板釬焊后屈服強(qiáng)度僅為40-60MPa，因此可大大提高釬焊鋁蜂窩板強(qiáng)度，且復(fù)合板的厚度較薄，體重較輕，實(shí)現(xiàn)了輕量化。
實(shí)施例4
制備鋁合金復(fù)合板，厚度為0.5mm，合金狀態(tài)為退火態(tài)。其中，皮材采用4047鋁合金，Si的質(zhì)量含量為11％，皮材厚度為120μm；第一包覆層和第二包覆層采用1050+Si鋁合金，Si的質(zhì)量含量為0.7％，包覆層厚度為40μm；芯材為6951鋁合金，熔化溫度范圍為615-654℃，厚度為0.3mm.對(duì)該鋁合金復(fù)合板進(jìn)行模擬釬焊，載氣釬焊溫度為600℃，保溫時(shí)間為8min，保護(hù)氣氛為氮?dú)狻ｂF焊后的復(fù)合板屈服強(qiáng)度為103MPa，而普通3系鋁合金復(fù)合板釬焊后屈服強(qiáng)度僅為40-60MPa，因此可大大提高釬焊鋁蜂窩板強(qiáng)度，且復(fù)合板的厚度較薄，體重較輕，實(shí)現(xiàn)了輕量化。
實(shí)施例5
制備鋁合金復(fù)合板，厚度為2.5mm，合金狀態(tài)為退火態(tài)。其中，皮材采用4045鋁合金，Si的質(zhì)量含量為10％，皮材厚度為200μm；第一包覆層和第二包覆層采用1050+Si鋁合金，Si的質(zhì)量含量為0.9％，包覆層厚度為200μm；芯材為6053鋁合金，熔化溫度范圍為596-651℃，厚度為1.9mm.對(duì)該鋁合金復(fù)合板進(jìn)行模擬釬焊，載氣釬焊溫度為580℃，保溫時(shí)間為8min，保護(hù)氣氛為氮?dú)狻ｂF焊后的復(fù)合板屈服強(qiáng)度為130MPa，而普通3系鋁合金復(fù)合板釬焊后屈服強(qiáng)度僅為40-60MPa，因此可大大提高釬焊鋁蜂窩板強(qiáng)度，且復(fù)合板的厚度較薄，體重較輕，實(shí)現(xiàn)了輕量化。
最后應(yīng)說(shuō)明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。