鋁蜂窩板以蜂窩結構為芯層的蜂窩夾層板,其靈感來(lái)源于天然六邊形蜂窩。以鋁合金制成的鋁蜂窩板由于其獨特的結構不但在同等體積的其他材料中質(zhì)量較輕,而且剛度和整體穩定性都非常好,還具有隔音隔熱性能。鋁合金即沒(méi)有放射性,也不會(huì )揮發(fā)任何對人體健康不利的有害氣體,還可以完全回收重復利用,節約資源和能源,把對環(huán)境的污染降到很低水平,這使得鋁蜂窩板成為一種節能、環(huán)保、健康的新材料。
蜂窩板的芯層是典型的多孔結構,連續的多邊形孔格呈規則的周期性排列,因而蜂窩板實(shí)體部分截面積很小,所以它的密度相對其他夾層材料也很小。由于蜂窩板密度遠小于層合板、鋼板等普通板材,在體積相同時(shí)其質(zhì)量也是輕的。鋁蜂窩板的質(zhì)量?jì)H為同體積玻璃鋼層合板的9%,同體積鋼板的11%,同體積鋁合金板的23%。這就使得鋁蜂窩板在輕量化應用時(shí)能節省大量能源。低密輕質(zhì)使得蜂窩板很好的滿(mǎn)足了航空航天工程用飛行器、火車(chē)、高速列車(chē)、汽車(chē)和船舶等交通運輸工具對材料“輕量化、節能環(huán)?!钡囊?。
(1)航空航天:由于具有上述優(yōu)點(diǎn),鋁蜂窩板被廣泛地應用在航空、航天、交通運輸、建筑、軍事等領(lǐng)域,用于制造火箭的整流罩、飛機的機翼和貨倉、火車(chē)的艙壁和地板、汽車(chē)的蒙皮和車(chē)門(mén)、建筑的天花板和幕墻等。蜂窩板制造的機翼、垂尾等以及座艙或貨艙地板、艙門(mén)隔板等,有效地減輕飛機重量,使活動(dòng)件的操縱敏感性得到提高。
(2)火車(chē)、高速列車(chē):艙壁、控制面板、行李架、天花板墊板、盟洗室、廁所單元、地板、離艙門(mén)和四角門(mén)等車(chē)輛內飾板可以采用蜂窩板制造。另外前端、車(chē)頂、護板、整車(chē)體等外部構件也可以使用蜂窩板材料。此外,可利用蜂窩結構的吸能減震特點(diǎn)作為防護裝置使用,如將蜂窩板安裝在高速列車(chē)的車(chē)頭,發(fā)生意外時(shí)保護車(chē)長(cháng)的人身安全。
我國國家科技支撐計劃的重點(diǎn)項目“高速輪軌鐵路引進(jìn)、消化吸收與創(chuàng )新”課題主要研究生產(chǎn)的就是高強度、輕量化、帶吸能結構的鋁合金車(chē)體及滿(mǎn)足耐用、防火、減振降噪、環(huán)保等性能要求的車(chē)輛內部裝飾用材料。而鋁蜂窩板就是能滿(mǎn)足上述要求的板材之一。
(3)汽車(chē):節約能源資源、降低油耗的主要途徑是實(shí)現車(chē)輛輕型化,也就是車(chē)用材料的輕量化。據世界鋁業(yè)協(xié)會(huì )的報告:汽車(chē)車(chē)重每減輕1%,可節約燃料0.6%一0.8%。輕質(zhì)夾層結構材料特別是蜂窩夾層結構材料的應用,將使汽車(chē)重量更輕、抗撞擊性能更好、安全舒適性能得到較好保證,是汽車(chē)工業(yè)材料發(fā)展的方向之一。
夾層結構材料大部分用在車(chē)身外蒙皮、車(chē)架結構、車(chē)身結構、保險杠、車(chē)門(mén)、座椅等處。如用玻璃纖維增強熱塑性面板和聚丙烯蜂窩芯復合蜂窩板制造轎車(chē)的行李后擱板、承重地板等,可以獲得非常大的損傷容限。用環(huán)氧系粘結劑將紙蜂窩芯與上下兩層防銹鋼板復合形成蜂窩板用作汽車(chē)地板和車(chē)頂襯里,具有較好的吸聲性能。美國GE公司采用由馬氏體鋼、反應注射模塑纖維增強聚氨醋層和聚乙烯蜂窩層組成的新型復合材料制造汽車(chē)保險杠,這種保險杠比鋼制的同樣產(chǎn)品輕9kg,能夠滿(mǎn)足5km/h的撞擊實(shí)驗。日本的許多概念車(chē)還將鋁蜂窩板用于制造汽車(chē)底板,即減輕了車(chē)體重量又增加了車(chē)體剛性。
(4)船舶:與傳統材料(如木材、金屬、纖維增強復合塑料)制造的結構件和非結構件相比,蜂窩夾層材料制成的相應構件分別減輕50%和75%的質(zhì)量??捎糜谏a(chǎn)快速渡輪的艙壁、船殼以及賽艇的輕質(zhì)桅桿。即減輕船重,又改善了船的穩定性和靈活性。國內也開(kāi)始將鋁蜂窩板應用在船舶上。為了減輕船體重量,簡(jiǎn)化結構,提高效益,船體內部設備的輕型化在國外日益受到重視,內壁板、天花板、門(mén)板等采用鋁蜂窩復合板已取得明顯效果。這一新技術(shù)改變了制件的技術(shù)性能,延長(cháng)使用壽命,減少了維護檢修工作。同時(shí),給人以舒適感,提高了船室的美觀(guān)程度。