一种非晶合金-石膏复合板及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及了一种非晶合金‑石膏复合板及其制备方法和应用。一种非晶合金‑石膏复合板，包括：非晶合金带材层，以及石膏层，非晶合金带材层夹于石膏层间，整个复合板是整体浇筑成型的。制备中，首先将非晶合金装入模具，对非晶合金施加一定的预拉应力，将石膏粉加水混合后倒入模具，成型后释放预拉应力并拆模，制备出非晶合金‑石膏复合板。本发明专利技术具有非晶合金带材定位准确，与石膏整体性好，结合力强，提高了石膏的抗折、抗开裂能力，同时，复合板具有电磁屏蔽性能，而且力学性能和电磁屏蔽性能可设计性强等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料制备领域，具体涉及非晶合金-石膏复合板及其制备方法和应用。
技术介绍
与传统晶态合金材料相比，非晶合金不具周期性和长程序。非晶合金的弹性模量接近于传统工程金属材料，但其室温屈服强度却大大超过与其组成成分相同的晶态合金材料，高屈服强度(～5GPa)、低杨氏模量(一般为对应的晶态金属合金的70％左右)和大弹性应变极限(～2％)使其具有极高的弹性比功。基于其优异的力学性能，同时兼具优良的耐腐蚀性、软磁性能、储氢能力和低磁耗等特点，非晶合金已经显示出作为功能材料和结构材料在各项使用性能方面明显的优势和极好的应用前景。在众多非晶合金材料中，具有优良软磁性能、高强度和高耐腐蚀性能的铁基非晶合金的应用有着巨大的潜力。其中，Fe-Si-B非晶合金带材已经实现产业化生产，目前主要用于节能变压器等领域。由于Fe-Si-B非晶合金的非晶形成能力低，在采用单辊旋淬系统制备时仅能生产出非晶态的薄带，厚度仅为几十微米，薄带的尺度限制了Fe-Si-B非晶合金的结构用途，其强度难以在实际工程中得到利用。中国专利技术专利CN102873938A介绍了一种Fe-Si-B非晶合金-铜层状复合材料的制备方法，利用真空扩散连接试验机，通过扩散焊接的方法将Fe-Si-B非晶合金和铜焊接形成复合材料，该技术方案缺点在于实验条件苛刻，制备难度较大，易造成非晶合金材料的浪费；公开号CN102529227A的专利文献公开了一种以铁基非晶/纳米晶带材做贴片层的电磁屏蔽复合材料制备方法，该材料以Fe78Si9B13或Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9带材为电磁屏蔽材料贴在丁基橡胶薄膜/碳纤维/丁基橡胶薄膜夹层结构的表面制得。以非晶合金薄带通过焊接、粘贴等方式与金属、橡胶等基体材料复合制备电磁屏蔽材料存在工艺复杂、成本高、整体性差等缺陷，不利于在工程中大规模推广使用，同时非晶合金与橡胶力学性能差异巨大，一方面不能充分发挥非晶合金强度高的优点，另外，变形性能的巨大差异容易在二者的界面层产生滑移，从而导致界面分离而脱开，失去组合作用。非晶合金-金属复合材料是利用非晶合金在过冷液相区，通过压力与铜原子表面扩散的方式连接，首先，在制备过程中，需要达到Fe-Si-B的玻璃化转变温度以上(480-500摄氏度)，同时压力达到70-90MPa才能实现，而且必须是真空气氛，非晶与铜的结合属于原子级别的冶金结合，这种方式一方面无法大规模生产，或者生产大尺度的非晶合金-铜复合材料，同时，由于属于金属-金属的复合材料，与无机非金属-非晶的组合方式不一样。因为铜本身具有比较好的强度，导电、导热性能与非晶本身也相近，所以非晶合金-金属的应用范围很受限制。此外，非晶合金-金属的成本很高。随着铁基非晶合金带材生产规模的进一步扩大，其价格优势将进一步显现，同时，生产过程中产生的缺陷产品、非晶合金变压器回收后产生的大量废弃非晶合金带材等将逐步增多。若将这些非晶合金加以合理利用，变废为宝，将产生重大的经济价值和社会效益，且符合材料环保、再生利用的国家可持续发展战略。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种力学性能优异、耐腐蚀性强、电磁屏蔽效能优异、具备储氢能力、低磁耗，抗拉、抗折强度及抗开裂能力强的非晶合金-石膏复合板；此外，本专利技术还提供一种工艺简单、成本低、整体性好的非晶合金-石膏复合板成型方法。根据本专利技术提供的第一种实施方案，提供一种非晶合金-石膏复合板，它包括：当复合板水平放置时，一层或多层(优选2-10层，例如2层或3层或4层)的非晶合金层和作为上、下面层的两个石膏层，并且，当该复合板包括多层(例如2层或3层)的非晶合金层时，所述复合板还包括位于相邻的2层非晶合金层之间的作为间隔层的石膏层(或石膏芯层)；优选的是，非晶合金层上表面和下表面涂有防护层，所述防护层为防护材料，优选为环氧树脂。在上述复合板中，包括至少一层的非晶合金层。石膏层作为复合板的两个面层和任选地作为相邻两层的非晶合金层之间的间隔层。当复合板包括多层的非晶合金层时，石膏层还作为相邻两层的非晶合金层之间的间隔层。在本申请中，所述的“表面”一般是指层的主表面。在本专利技术中，所述作为上、下面层的两个石膏层，每个石膏层的厚度为2-200mm，优选为3-150mm，更优选为5-100mm，进一步优选为10-50mm。作为间隔层的石膏层的厚度为1-50mm，优选为2-40mm，更优选为3-30mm，进一步优选为4-20mm。所述的一层或多层的非晶合金层被夹于上、下两个石膏层之间，且每一层的非晶合金层的上表面和下表面均与石膏层接触。优选的是，非晶合金层上表面和下表面均涂有防护层，所述防护层为防护材料，优选为环氧树脂。非晶合金层的上表面和下表面涂有环氧树脂，然后石膏层与环氧树脂接触。更优选的是非晶合金层的外表面(包括上表面、下表面、侧面；如果开有孔，还包括孔的内表面)均涂有环氧树脂。优选的是，所述的非晶合金层开设有(多个)孔。优选孔的形状为圆形。孔径为1mm-50mm，优选2mm-20mm，更优选3mm-15mm。在本专利技术中，所述同一层非晶合金层上孔的孔径可以全部相等、部分相等或者全部不相等。相邻孔的孔中心间距5-200mm，优选为10-150mm，更优选为20-100mm。在本专利技术中，所述的非晶合金层的层数为1-10层，优选2-8层，更优选3-5层。优选的是，所述多层非晶合金层的层间距为1mm-10mm，优选2mm-8mm，更优选3mm-5mm。在本专利技术中，所述多层的非晶合金层之间可以彼此等间距设置、部分等间距设置或者全部不等间距设置。在本专利技术中，所述非晶合金层为带材。在本专利技术中，所述的非晶合金层上开设孔的面积占非晶合金层面积的比为2％～20％，优选3％-15％，更优选4％-10％。这里所述的非晶合金层面积是指非晶合金层的主表面的面积。在本专利技术中，所述的非晶合金层为铜基非晶合金、镍基非晶合金、铝基非晶合金、铁基非晶合金、钛基非晶合金等制成的合金层，优选为铁基非晶合金制成的合金层，更优选为Fe-Si-B非晶合金制成的合金层。优选为国标1K101。根据本专利技术提供的第二种实施方案，提供一种非晶合金-石膏复合板的成型方法：一种非晶合金-石膏复合板的成型方法，该方法包括以下步骤：1)在非晶合金表面开孔，洗涤开孔后的非晶合金，获得开孔非晶合金；2)将环氧树脂均匀涂覆在开孔的非晶合金表面，涂覆后、养护和固化，获得涂覆环氧树脂的非晶合金；3)将表面涂覆环氧树脂的非晶合金装入模具，在模具端部对表面涂刷环氧树脂的非晶合金施加预拉应力；4)将石膏粉加水搅拌后倒入模具中，振动成型，得到非晶合金-石膏复合板。在本专利技术中，步骤1)中孔的形状为圆形。孔径为1mm-50mm，优选2mm-20mm，更优选3mm-15mm。优选的是，所述同一层非晶合金层上孔的孔径可以全部相等、部分相等或者全部不相等。在本专利技术中，洗涤为：将开孔后的非晶合金在乙醇中超声清洗，优选的是乙醇的浓度为60-99％，优选为70-95％。在本专利技术中，步骤3)中预拉应力值为非晶合金屈服强度的75％以内，更优选为60％以内。在本专利技术中，步骤4)中石膏粉和水的重量比为1:0.5-2，优选为1:0.8-1.8，更优选为1:0.8-1。优选的是，石膏为整体一次性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非晶合金‑石膏复合板，它包括：当复合板水平放置时，一层或多层(例如2层或3层或4层)的非晶合金层(1)和作为上、下面层的两个石膏层(2)，并且，当该复合板包括多层(例如2层或3层)的非晶合金层(1)时，所述复合板还包括位于相邻的2层非晶合金层(1)之间的作为间隔层的石膏层(或石膏芯层)(2)；优选的是，非晶合金层(1)上表面和下表面涂有防护层(4)，所述防护层为防护材料，优选为环氧树脂。

【技术特征摘要】
1.一种非晶合金-石膏复合板，它包括：当复合板水平放置时，一层或多层(例如2层或3层或4层)的非晶合金层(1)和作为上、下面层的两个石膏层(2)，并且，当该复合板包括多层(例如2层或3层)的非晶合金层(1)时，所述复合板还包括位于相邻的2层非晶合金层(1)之间的作为间隔层的石膏层(或石膏芯层)(2)；优选的是，非晶合金层(1)上表面和下表面涂有防护层(4)，所述防护层为防护材料，优选为环氧树脂。2.根据权利要求1所述的复合板，其特征在于：所述的非晶合金层(1)开设有孔(3)；优选，孔(3)的形状为圆形，孔径为1mm-50mm，优选2mm-20mm，更优选3mm-15mm；优选的是，所述同一层的非晶合金层(1)上所有孔(3)的孔径可以全部相等、部分相等或者全部不相等；和/或相邻孔(3)的孔中心距为5-200mm，优选为10-150mm，更优选为20-100mm。3.根据权利要求1或2所述的复合板，其特征在于：所述的非晶合金层(1)的层数为1-10层，优选2-8层，更优选3-5层；优选的是，所述多层的非晶合金层(1)的层间距为1mm-10mm，优选2mm-8mm，更优选3mm-5mm；所述多层的非晶合金层(1)可以等间距设置、部分等间距设置或者全部不等间距设置；和/或非晶合金层(1)为带材。4.根据权利要求2或3所述的复合板，其特征在于：所述的非晶合金层(1)上开设孔(3)的面积占非晶合金层(1)面积的比为2％～20％，优选3％-15％，更优选4％-10％；和/或所述的非晶合金层(1)为铜基非晶合金、镍基非晶合金、铝基非晶合金、铁基非晶合金、钛基非晶合金等制成的合金层，优选为铁基非晶合金制成的合金层，更优选为Fe-Si-B非晶合金制成的合金层。5.一种非晶合金-石膏复合板的成型方法或制备权利要求1-4中任一项所述复合板的方法，该方法包括以下步骤：1)在非晶合金(1)表面开孔(3)，洗涤开孔后的非晶合金，获得开孔非晶合金；2)将环氧树脂均匀涂覆在开孔的非晶合金(1)的上、下两个表面，涂覆后、养护和固化，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许福，曾楠，刘映良，张围，李帅，李家栋，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43