本發(fā)明涉及復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體涉及非晶合金-石膏復(fù)合板及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

與傳統(tǒng)晶態(tài)合金材料相比，非晶合金不具周期性和長程序。非晶合金的彈性模量接近于傳統(tǒng)工程金屬材料，但其室溫屈服強(qiáng)度卻大大超過與其組成成分相同的晶態(tài)合金材料，高屈服強(qiáng)度(～5GPa)、低楊氏模量(一般為對應(yīng)的晶態(tài)金屬合金的70％左右)和大彈性應(yīng)變極限(～2％)使其具有極高的彈性比功?；谄鋬?yōu)異的力學(xué)性能，同時兼具優(yōu)良的耐腐蝕性、軟磁性能、儲氫能力和低磁耗等特點(diǎn)，非晶合金已經(jīng)顯示出作為功能材料和結(jié)構(gòu)材料在各項使用性能方面明顯的優(yōu)勢和極好的應(yīng)用前景。

在眾多非晶合金材料中，具有優(yōu)良軟磁性能、高強(qiáng)度和高耐腐蝕性能的鐵基非晶合金的應(yīng)用有著巨大的潛力。其中，F(xiàn)e-Si-B非晶合金帶材已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，目前主要用于節(jié)能變壓器等領(lǐng)域。由于Fe-Si-B非晶合金的非晶形成能力低，在采用單輥旋淬系統(tǒng)制備時僅能生產(chǎn)出非晶態(tài)的薄帶，厚度僅為幾十微米，薄帶的尺度限制了Fe-Si-B非晶合金的結(jié)構(gòu)用途，其強(qiáng)度難以在實(shí)際工程中得到利用。

中國發(fā)明專利CN102873938A介紹了一種Fe-Si-B非晶合金-銅層狀復(fù)合材料的制備方法，利用真空擴(kuò)散連接試驗(yàn)機(jī)，通過擴(kuò)散焊接的方法將Fe-Si-B非晶合金和銅焊接形成復(fù)合材料，該技術(shù)方案缺點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)條件苛刻，制備難度較大，易造成非晶合金材料的浪費(fèi)；公開號CN102529227A的專利文獻(xiàn)公開了一種以鐵基非晶/納米晶帶材做貼片層的電磁屏蔽復(fù)合材料制備方法，該材料以Fe₇₈Si₉B₁₃或Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉帶材為電磁屏蔽材料貼在丁基橡膠薄膜/碳纖維/丁基橡膠薄膜夾層結(jié)構(gòu)的表面制得。以非晶合金薄帶通過焊接、粘貼等方式與金屬、橡膠等基體材料復(fù)合制備電磁屏蔽材料存在工藝復(fù)雜、成本高、整體性差等缺陷，不利于在工程中大規(guī)模推廣使用，同時非晶合金與橡膠力學(xué)性能差異巨大，一方面不能充分發(fā)揮非晶合金強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，另外，變形性能的巨大差異容易在二者的界面層產(chǎn)生滑移，從而導(dǎo)致界面分離而脫開，失去組合作用。非晶合金-金屬復(fù)合材料是利用非晶合金在過冷液相區(qū)，通過壓力與銅原子表面擴(kuò)散的方式連接，首先，在制備過程中，需要達(dá)到Fe-Si-B的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上(480-500攝氏度)，同時壓力達(dá)到70-90MPa才能實(shí)現(xiàn)，而且必須是真空氣氛，非晶與銅的結(jié)合屬于原子級別的冶金結(jié)合，這種方式一方面無法大規(guī)模生產(chǎn)，或者生產(chǎn)大尺度的非晶合金-銅復(fù)合材料，同時，由于屬于金屬-金屬的復(fù)合材料，與無機(jī)非金屬-非晶的組合方式不一樣。因?yàn)殂~本身具有比較好的強(qiáng)度，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能與非晶本身也相近，所以非晶合金-金屬的應(yīng)用范圍很受限制。此外，非晶合金-金屬的成本很高。

隨著鐵基非晶合金帶材生產(chǎn)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，其價格優(yōu)勢將進(jìn)一步顯現(xiàn)，同時，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的缺陷產(chǎn)品、非晶合金變壓器回收后產(chǎn)生的大量廢棄非晶合金帶材等將逐步增多。若將這些非晶合金加以合理利用，變廢為寶，將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)價值和社會效益，且符合材料環(huán)保、再生利用的國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種力學(xué)性能優(yōu)異、耐腐蝕性強(qiáng)、電磁屏蔽效能優(yōu)異、具備儲氫能力、低磁耗，抗拉、抗折強(qiáng)度及抗開裂能力強(qiáng)的非晶合金-石膏復(fù)合板；此外，本發(fā)明還提供一種工藝簡單、成本低、整體性好的非晶合金-石膏復(fù)合板成型方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的第一種實(shí)施方案，提供一種非晶合金-石膏復(fù)合板，它包括：當(dāng)復(fù)合板水平放置時，一層或多層(優(yōu)選2-10層，例如2層或3層或4層)的非晶合金層和作為上、下面層的兩個石膏層，并且，當(dāng)該復(fù)合板包括多層(例如2層或3層)的非晶合金層時，所述復(fù)合板還包括位于相鄰的2層非晶合金層之間的作為間隔層的石膏層(或石膏芯層)；優(yōu)選的是，非晶合金層上表面和下表面涂有防護(hù)層，所述防護(hù)層為防護(hù)材料，優(yōu)選為環(huán)氧樹脂。

在上述復(fù)合板中，包括至少一層的非晶合金層。石膏層作為復(fù)合板的兩個面層和任選地作為相鄰兩層的非晶合金層之間的間隔層。

當(dāng)復(fù)合板包括多層的非晶合金層時，石膏層還作為相鄰兩層的非晶合金層之間的間隔層。

在本申請中，所述的“表面”一般是指層的主表面。

在本發(fā)明中，所述作為上、下面層的兩個石膏層，每個石膏層的厚度為2-200mm，優(yōu)選為3-150mm，更優(yōu)選為5-100mm，進(jìn)一步優(yōu)選為10-50mm。作為間隔層的石膏層的厚度為1-50mm，優(yōu)選為2-40mm，更優(yōu)選為3-30mm，進(jìn)一步優(yōu)選為4-20mm。

所述的一層或多層的非晶合金層被夾于上、下兩個石膏層之間，且每一層的非晶合金層的上表面和下表面均與石膏層接觸。

優(yōu)選的是，非晶合金層上表面和下表面均涂有防護(hù)層，所述防護(hù)層為防護(hù)材料，優(yōu)選為環(huán)氧樹脂。非晶合金層的上表面和下表面涂有環(huán)氧樹脂，然后石膏層與環(huán)氧樹脂接觸。更優(yōu)選的是非晶合金層的外表面(包括上表面、下表面、側(cè)面；如果開有孔，還包括孔的內(nèi)表面)均涂有環(huán)氧樹脂。

優(yōu)選的是，所述的非晶合金層開設(shè)有(多個)孔。

優(yōu)選孔的形狀為圓形。孔徑為1mm-50mm，優(yōu)選2mm-20mm，更優(yōu)選3mm-15mm。

在本發(fā)明中，所述同一層非晶合金層上孔的孔徑可以全部相等、部分相等或者全部不相等。

相鄰孔的孔中心間距5-200mm，優(yōu)選為10-150mm，更優(yōu)選為20-100mm。

在本發(fā)明中，所述的非晶合金層的層數(shù)為1-10層，優(yōu)選2-8層，更優(yōu)選3-5層。

優(yōu)選的是，所述多層非晶合金層的層間距為1mm-10mm，優(yōu)選2mm-8mm，更優(yōu)選3mm-5mm。

在本發(fā)明中，所述多層的非晶合金層之間可以彼此等間距設(shè)置、部分等間距設(shè)置或者全部不等間距設(shè)置。

在本發(fā)明中，所述非晶合金層為帶材。

在本發(fā)明中，所述的非晶合金層上開設(shè)孔的面積占非晶合金層面積的比為2％～20％，優(yōu)選3％-15％，更優(yōu)選4％-10％。這里所述的非晶合金層面積是指非晶合金層的主表面的面積。

在本發(fā)明中，所述的非晶合金層為銅基非晶合金、鎳基非晶合金、鋁基非晶合金、鐵基非晶合金、鈦基非晶合金等制成的合金層，優(yōu)選為鐵基非晶合金制成的合金層，更優(yōu)選為Fe-Si-B非晶合金制成的合金層。優(yōu)選為國標(biāo)1K101。

根據(jù)本發(fā)明提供的第二種實(shí)施方案，提供一種非晶合金-石膏復(fù)合板的成型方法：

一種非晶合金-石膏復(fù)合板的成型方法，該方法包括以下步驟：

1)在非晶合金表面開孔，洗滌開孔后的非晶合金，獲得開孔非晶合金；

2)將環(huán)氧樹脂均勻涂覆在開孔的非晶合金表面，涂覆后、養(yǎng)護(hù)和固化，獲得涂覆環(huán)氧樹脂的非晶合金；

3)將表面涂覆環(huán)氧樹脂的非晶合金裝入模具，在模具端部對表面涂刷環(huán)氧樹脂的非晶合金施加預(yù)拉應(yīng)力；

4)將石膏粉加水?dāng)嚢韬蟮谷肽＞咧?，振動成型，得到非晶合?石膏復(fù)合板。

在本發(fā)明中，步驟1)中孔的形狀為圓形?？讖綖?mm-50mm，優(yōu)選2mm-20mm，更優(yōu)選3mm-15mm。

優(yōu)選的是，所述同一層非晶合金層上孔的孔徑可以全部相等、部分相等或者全部不相等。

在本發(fā)明中，洗滌為：將開孔后的非晶合金在乙醇中超聲清洗，優(yōu)選的是乙醇的濃度為60-99％，優(yōu)選為70-95％。

在本發(fā)明中，步驟3)中預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金屈服強(qiáng)度的75％以內(nèi)，更優(yōu)選為60％以內(nèi)。

在本發(fā)明中，步驟4)中石膏粉和水的重量比為1:0.5-2，優(yōu)選為1:0.8-1.8，更優(yōu)選為1:0.8-1。

優(yōu)選的是，石膏為整體一次性澆筑。

在本發(fā)明中，非晶合金層夾于石膏層2間。非晶合金層1上表面與下表面均與石膏層2接觸。

在本發(fā)明中，模具裝入的非晶合金層的層數(shù)為1-10層，優(yōu)選2-8層，更優(yōu)選3-5層。

優(yōu)選的是，所述多層非晶合金層的間距為1mm-10mm，優(yōu)選2mm-8mm，更優(yōu)選3mm-5mm。

在本發(fā)明中，所述的非晶合金層之間可以等距設(shè)置、部分等距設(shè)置或者全部不等距設(shè)置。

在本發(fā)明中，所述的非晶合金層上開設(shè)孔的面積占非晶合金層面積的比為2％～20％，優(yōu)選3％-15％，更優(yōu)選4％-10％。

在本發(fā)明中，所述的非晶合金層為銅基非晶合金、鎳基非晶合金、鋁基非晶合金、鐵基非晶合金、鈦基非晶合金等制成的合金層，優(yōu)選為鐵基非晶合金制成的合金層，更優(yōu)選為Fe-Si-B非晶合金制成的合金層。優(yōu)選為國標(biāo)1K101。

根據(jù)本發(fā)明提供的第三種實(shí)施方案，提供一種非晶合金-石膏復(fù)合板的應(yīng)用：

一種非晶合金-石膏復(fù)合板的應(yīng)用，將非晶合金-石膏復(fù)合板用于普通建筑物、有電磁屏蔽功能需求的電磁屏蔽室、電磁屏蔽機(jī)房的墻體夾心層、墻體飾面層、吊頂或圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明中，非晶合金層夾于石膏層間，非晶合金開孔便于整體澆筑成型，開孔的拴結(jié)作用結(jié)合非晶合金表面涂刷的環(huán)氧樹脂共同提高復(fù)合材料的整體性和共同工作能力，一方面可充分發(fā)揮非晶合金力學(xué)性能的優(yōu)勢，同時預(yù)拉力的存在提高了石膏基體的抗折強(qiáng)度及抗開裂能力，另一方面，F(xiàn)e-Si-B非晶合金的電磁屏蔽使復(fù)合板具有電磁屏蔽效能。

在本發(fā)明中，非晶合金表面涂有環(huán)氧樹脂，非晶合金通過環(huán)氧樹脂涂刷后的粗糙表面與石膏同時具有界面粘結(jié)和開孔機(jī)械連接兩種連接途徑，可實(shí)現(xiàn)非晶合金和石膏在外力作用下的共同工作，有效提高復(fù)合板的整體性能。同時，非晶合金表面涂覆的環(huán)氧樹脂可對石膏以及外部環(huán)境侵蝕性介質(zhì)對非晶合金的腐蝕起到防護(hù)作用。

在本發(fā)明中，環(huán)氧樹脂的種類不受限制，只要能夠起到保護(hù)作用即可。

因?yàn)槭嗟闹饕煞质荂aSO₄﹒2H₂O，同時工程中實(shí)際使用的石膏通常含有一定量的雜質(zhì)，加之配制石膏用的是工程中采用的自來水，且硬化后的石膏為多孔結(jié)構(gòu)，含有一定量的自由水，這些因素使得夾層的非晶合金存在腐蝕的風(fēng)險，若夾層的非晶合金受到腐蝕作用，長期使用過程中將使非晶合金的增強(qiáng)能力削弱甚至喪失，電磁屏蔽效能也將減弱。優(yōu)選方案中，在非晶合金的表面涂刷了用于防護(hù)非晶合金薄帶的防護(hù)層，防護(hù)層為防護(hù)材料，優(yōu)選為環(huán)氧樹脂，這一處理方式一方面隔絕了非晶合金與腐蝕性介質(zhì)的接觸。同時以其為界面層，提高了非晶合金與石膏的界面粘結(jié)力，非晶合金與石膏形成整體共同工作，復(fù)合材料不僅電磁屏蔽效能很好，同時表現(xiàn)出優(yōu)良的力學(xué)性能。首先，純石膏抗折試驗(yàn)時表現(xiàn)為脆性破壞，即破壞前無塑性變形，加入非晶合金后，復(fù)合材料具有很好的塑性變形能力，破壞模式由脆性變?yōu)檠有?。同時，由于對非晶合金施加了一定程度的預(yù)拉力，一方面可有效利用非晶合金高的抗拉強(qiáng)度及大彈性變形，充分發(fā)揮非晶合金力學(xué)性能的優(yōu)勢，另一方面，在抗折試驗(yàn)中，試件開裂荷載提高，即非晶合金的預(yù)拉力在后期傳遞給石膏，使石膏產(chǎn)生預(yù)壓力，在同樣的試驗(yàn)條件下，石膏受拉開裂所能承受的荷載提高，表現(xiàn)為整個樣品的抗開裂能力提高。石膏開裂后，由于非晶合金與石膏的共同工作，非晶合金的作用相當(dāng)于混凝土中的鋼筋，石膏的抗彎承載能力顯著提高。非晶合金-石膏復(fù)合材料的抗開裂能力隨非晶合金中預(yù)拉力的大小而不同，一般可增強(qiáng)50％，非晶合金-石膏復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度是最終試件能達(dá)到的最大承載力，較純石膏可提高2-3倍，且變形能力大大提升，原來石膏是脆性破壞，復(fù)合材料為延性破壞。

非晶合金層為銅基非晶合金、鎳基非晶合金、鋁基非晶合金、鐵基非晶合金、鈦基非晶合金等制成的合金層，優(yōu)選為鐵基非晶合金制成的合金層，更優(yōu)選為Fe-Si-B非晶合金制成的合金層；一方面可充分發(fā)揮非晶合金力學(xué)性能的優(yōu)勢，同時預(yù)壓應(yīng)力的存在提高了石膏基體的抗折強(qiáng)度及抗開裂能力，另一方面，F(xiàn)e-Si-B非晶合金的電磁屏蔽使復(fù)合板具有電磁屏蔽效能。此外，非晶合金預(yù)拉應(yīng)力值、預(yù)拉方向、帶材層數(shù)、不同層次帶材的開孔率和孔分布、非晶合金帶材/石膏橫截面面積比等均為可控設(shè)計參數(shù)，通過合理設(shè)計以上參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)材料力學(xué)性能和電磁屏蔽性能的優(yōu)化組合，還可以根據(jù)工程對上述性能的需求進(jìn)行定制。同時對拉伸脆性的石膏施加預(yù)壓力，可以發(fā)揮出非晶合金的高強(qiáng)度，改善石膏的力學(xué)性能，有效減小石膏裂縫甚至避免石膏開裂。

本發(fā)明的非晶合金-石膏復(fù)合材料利用非晶合金高的彈性極限、高強(qiáng)度由預(yù)拉轉(zhuǎn)為對石膏的預(yù)壓，從而提高石膏的抗折、抗開裂能力，另一方面以石膏為載體，實(shí)現(xiàn)非晶合金電磁屏蔽功能的利用，因?yàn)槭嗍莾?nèi)裝飾、隔墻材料中最常用、最易于加工的，故本發(fā)明對于有電磁屏蔽需求的房屋建筑，能在建造過程中或后期裝修中有效實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽效能，且通過電磁屏蔽試驗(yàn)和模擬，可以由改變非晶合金層數(shù)、開孔率，實(shí)現(xiàn)電磁波各頻率波段的選擇性屏蔽。

在模具端部對表面涂刷環(huán)氧樹脂的非晶合金施加預(yù)拉應(yīng)力，施加預(yù)拉力，可以保證非晶合金帶材定位精準(zhǔn)，又可以保證非晶合金的帶材的力學(xué)性能和強(qiáng)度得到發(fā)揮，提高了石膏基體的抗拉、抗折強(qiáng)度及抗開裂能力。

在本發(fā)明中，在同一塊復(fù)合板中相鄰的非晶合金層之間的層間距可以全部等距，或者部分等距，也可以全部不等距。例如4層非晶合金帶材層具有3個間距，在1mm-8mm范圍內(nèi)，間距值可以分別為全部不等距：2mm、4mm、6mm；也可以為部分等距：2mm、2mm、6mm；全部等距：2mm、2mm、2mm。一般，非晶合金帶材的層數(shù)以及間距，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用所需確定。同一塊復(fù)合板中中設(shè)置多塊非晶合金層時，一般的，非晶合金層間是平行設(shè)置的。層間距是指相鄰兩塊非晶合金層間的距離。

在本發(fā)明中，非晶合金帶材層上開設(shè)有孔的形狀可以是圓形、橢圓形、正方形、長方形、棱形、多邊形等各種形狀。優(yōu)選為圓形，孔徑1mm-50mm，優(yōu)選2mm-20mm，更優(yōu)選3mm-15mm。每個非晶合金帶層的開孔率(開孔面積比)和孔分布，以及孔徑可以全部相同，或者部分相同，或者全部不同。例如4層非晶合金帶材層的開孔個數(shù)分別為每一層開有4個孔，分布位置任意，4孔非晶合金帶材層的孔徑可以為全部不同：2mm、4mm、6mm、8mm，也可以為部分相同：2mm、2mm、6mm、8mm，也可以為全部相同：4mm、4mm、4mm、4mm。非晶合金帶材層開設(shè)有孔可以節(jié)省非晶合金材料的用量，能夠提升非晶合金與石膏的之間的結(jié)合力。

在本發(fā)明中，相鄰孔的孔中心距5-200mm，優(yōu)選為10-150mm，更優(yōu)選為20-100mm?？字行木嗍侵溉我庀噜徔讏A心之間的距離。非晶合金層上任意一組(兩個開孔)的孔中心距可以相同，也可以不相同。

無機(jī)非金屬材料-非晶合金的復(fù)合材料，利用了非晶合金的高彈性極限，施加預(yù)拉力后，結(jié)合環(huán)氧的界面粘結(jié)以及非晶合金開孔后的栓結(jié)作用，在釋放非晶合金的預(yù)拉力時可對石膏施加一定預(yù)壓力，從而提高石膏使用時的抗開裂能力，同時非晶合金的加入，加上粘結(jié)和栓結(jié)效應(yīng)，使得二者在受力時成為整體，提高了材料的抗折強(qiáng)度，使原本脆性的石膏表現(xiàn)出塑性變形，大大提高了其延性。而金屬-非晶合金復(fù)合材料是利用高溫加真空，實(shí)現(xiàn)非晶和銅的原子擴(kuò)散連接，屬于焊接中的一種，在這個過程中，難以對非晶合金施加需要的預(yù)拉力。

本發(fā)明的無機(jī)非金屬材料-非晶合金的復(fù)合材料賦予石膏以電磁屏蔽的功能，石膏板在建筑材料中非常常見，特別是作為墻體、吊頂、夾層墻等，因?yàn)閮r格便宜，加工方便，本發(fā)明一方面提高了板材的強(qiáng)度，同時石膏板具有電磁屏蔽效能，而且力學(xué)和電磁屏蔽效能可以通過非晶合金的層數(shù)、孔洞率、間距等參數(shù)實(shí)現(xiàn)較為精確的設(shè)計。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果：

1、整體性好，非晶合金耐蝕性強(qiáng)。非晶合金通過涂覆環(huán)氧樹脂和開孔的方式與石膏基體整體復(fù)合，石膏整體澆筑成型，非晶合金通過環(huán)氧樹脂涂刷后的粗糙表面與石膏同時具有界面粘結(jié)和開孔機(jī)械連接兩種連接途徑，可實(shí)現(xiàn)非晶合金和石膏在外力作用下的共同工作，有效提高復(fù)合板的整體性能。同時，非晶合金表面涂覆的環(huán)氧樹脂可對石膏以及外部環(huán)境侵蝕性介質(zhì)對非晶合金的腐蝕起到防護(hù)作用。

2、制備工藝簡單，適宜工業(yè)化生產(chǎn)。僅需對制備普通石膏板的模具進(jìn)行少許改進(jìn)，非晶合金帶材開孔、預(yù)應(yīng)力施加均可由工業(yè)化的自動打孔裝置和張拉設(shè)備實(shí)現(xiàn)，因而整個工藝流程簡單可控，非晶合金帶材預(yù)拉有利于其在復(fù)合板中準(zhǔn)確定位，防止帶材在復(fù)合板制備過程中移位。此外，本發(fā)明特別適宜在長線臺座上進(jìn)行批量生產(chǎn)，即非晶合金連續(xù)帶材一次張拉施加預(yù)應(yīng)力，石膏分段澆筑，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)。

3、力學(xué)和電磁屏蔽綜合性能好，可設(shè)計性強(qiáng)。通過對彈性極限高和強(qiáng)度高的非晶合金帶材施加預(yù)拉力，并在石膏基體成型養(yǎng)護(hù)后釋放預(yù)拉力從而在石膏板中形成預(yù)壓應(yīng)力，一方面可充分發(fā)揮非晶合金力學(xué)性能的優(yōu)勢，同時預(yù)壓應(yīng)力的存在提高了石膏基體的抗折強(qiáng)度及抗開裂能力，另一方面，F(xiàn)e-Si-B非晶合金的電磁屏蔽使復(fù)合板具有電磁屏蔽效能。此外，非晶合金預(yù)拉應(yīng)力值、預(yù)拉方向、帶材層數(shù)、不同層次帶材的開孔率和孔分布、非晶合金帶材/石膏橫截面面積比等均為可控設(shè)計參數(shù)，通過合理設(shè)計以上參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)材料力學(xué)性能和電磁屏蔽性能的優(yōu)化組合，還可以根據(jù)工程對上述性能的需求進(jìn)行定制。

4、拓展了非晶合金的應(yīng)用領(lǐng)域。相對于傳統(tǒng)金屬合金材料，非晶合金在強(qiáng)度方面具有較大的優(yōu)勢。但由于受非晶形成能力的限制，目前工藝能制備的非晶合金材料的尺寸通常較小，此外，非晶合金在室溫時的拉伸破壞通常表現(xiàn)為無明顯塑性的脆性破壞模式，上述缺陷一直是制約非晶合金作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用的重要瓶頸。通過預(yù)拉的方式使非晶合金在使用前即具有一定的初始拉伸變形，同時對抗拉強(qiáng)度低的石膏施加預(yù)壓力，可以發(fā)揮出非晶合金的高強(qiáng)度，改善石膏的拉伸性能，并能有效減小石膏裂縫甚至避免石膏開裂。非晶合金一材兩用既節(jié)約了材料，降低了成本，同時拓展了非晶合金作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用的領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(單層非晶合金帶材)。

圖2為本發(fā)明的剖面示意圖(單層非晶合金帶材)。

圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(雙層非晶合金帶材)。

圖4為本發(fā)明的剖面示意圖(雙層非晶合金帶材)。

圖5為本發(fā)明對比例的抗折強(qiáng)度試驗(yàn)曲線。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例1的抗折強(qiáng)度試驗(yàn)曲線。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例5的抗折強(qiáng)度試驗(yàn)曲線。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例6的抗折強(qiáng)度試驗(yàn)曲線。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例9的抗折強(qiáng)度試驗(yàn)曲線。

圖10為本發(fā)明實(shí)施例10的抗折強(qiáng)度試驗(yàn)曲線。

圖11為實(shí)施例5電磁屏蔽效能測試曲線。

圖12為實(shí)施例6電磁屏蔽效能測試曲線。

圖13為實(shí)施例9電磁屏蔽效能測試曲線。

圖14為實(shí)施例10電磁屏蔽效能測試曲線。

圖15是本發(fā)明非晶合金-石膏復(fù)合板的制備流程圖。

圖16為本發(fā)明實(shí)施例1中非晶合金-石膏復(fù)合板抗折試驗(yàn)加載結(jié)束后的實(shí)物圖。

圖17為本發(fā)明實(shí)施例5中非晶合金-石膏復(fù)合板抗折試驗(yàn)加載結(jié)束后的實(shí)物圖。

附圖標(biāo)記：1：非晶合金帶材層；2：石膏層；3：孔；4：防護(hù)層。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明提供的是一種實(shí)施方案，提供一種非晶合金-石膏復(fù)合板，它包括：當(dāng)復(fù)合板水平放置時，一層或多層(優(yōu)選2-10層，例如2層或3層或4層)的非晶合金層1和作為上、下面層的兩個石膏層2，并且，當(dāng)該復(fù)合板包括多層(例如2層或3層)的非晶合金層1時，所述復(fù)合板還包括位于相鄰的2層非晶合金層1之間的作為間隔層的石膏層(或石膏芯層)2。

在上述復(fù)合板中，包括至少一層的非晶合金層1。石膏層2作為復(fù)合板的兩個面層和，任選地作為相鄰兩層的非晶合金層1之間的間隔層，即，當(dāng)復(fù)合板包括多層的非晶合金層1時，石膏層2還作為相鄰兩層的非晶合金層1之間的間隔層。

在本申請中，所述的“表面”一般是指層的主表面。

在本發(fā)明中，所述作為上、下面層的兩個石膏層，每個石膏層的厚度為2-200mm，優(yōu)選為3-150mm，更優(yōu)選為5-100mm，進(jìn)一步優(yōu)選為10-50mm。作為間隔層的石膏層的厚度為1-50mm，優(yōu)選為2-40mm，更優(yōu)選為3-30mm，進(jìn)一步優(yōu)選為4-20mm。

優(yōu)選的是，非晶合金層1的上表面和下表面涂有防護(hù)層4，所述防護(hù)層4為防護(hù)材料，優(yōu)選為環(huán)氧樹脂。非晶合金層的上表面和下表面涂有環(huán)氧樹脂，然后石膏層與環(huán)氧樹脂接觸。更優(yōu)選的是非晶合金層的外表面(包括上表面、下表面、側(cè)面；如果開有孔，還包括孔的內(nèi)表面)均涂有環(huán)氧樹脂。

所述的一層或多層的非晶合金層1被夾于上、下兩個石膏層2之間，且每一層的非晶合金層1的上表面和下表面均與石膏層2接觸。

優(yōu)選的是，所述的非晶合金層1開設(shè)有(多個)孔3。

優(yōu)選孔3的形狀為圓形。孔徑為1mm-50mm，優(yōu)選2mm-20mm，更優(yōu)選3mm-15mm。

在本發(fā)明中，所述同一層的非晶合金層1上孔3的孔徑可以全部相等、部分相等或者全部不相等。

在本發(fā)明中，相鄰孔3的孔中心距5-200mm，優(yōu)選為10-150mm，更優(yōu)選為20-100mm。

在本發(fā)明中，所述的非晶合金層1的層數(shù)為1-10層，優(yōu)選2-8層，更優(yōu)選3-5層。優(yōu)選的是，多層非晶合金層1平行設(shè)置。

優(yōu)選的是，所述多層非晶合金層1的間距為1mm-10mm，優(yōu)選2mm-8mm，更優(yōu)選3mm-5mm。

在本發(fā)明中，所述多層的非晶合金層1之間可以等間距設(shè)置、部分等間距設(shè)置或者全部不等間距設(shè)置。

在本發(fā)明中，所述非晶合金層1為帶材。

在本發(fā)明中，所述的非晶合金層1上開設(shè)孔的面積占非晶合金層1面積的比為2％～20％，優(yōu)選3％-15％，更優(yōu)選4％-10％。

在本發(fā)明中，所述的非晶合金層1為銅基非晶合金、鎳基非晶合金、鋁基非晶合金、鐵基非晶合金、鈦基非晶合金等制成的合金層，優(yōu)選為鐵基非晶合金制成的合金層，更優(yōu)選為Fe-Si-B非晶合金制成的合金層。

根據(jù)本發(fā)明提供的第二種實(shí)施方案，提供一種非晶合金-石膏復(fù)合板的成型方法：

一種非晶合金-石膏復(fù)合板的成型方法，該方法包括以下步驟：

1)在非晶合金1表面開孔3，洗滌開孔后的非晶合金，獲得開孔非晶合金；

2)將環(huán)氧樹脂均勻涂覆在開孔的非晶合金表面，涂覆后、養(yǎng)護(hù)和固化，獲得涂覆環(huán)氧樹脂的非晶合金；

3)將表面涂覆環(huán)氧樹脂的非晶合金裝入模具，在模具端部對表面涂刷環(huán)氧樹脂的非晶合金施加預(yù)拉應(yīng)力；

4)將石膏粉加水?dāng)嚢韬蟮谷肽＞咧?，振動成型，得到非晶合?石膏復(fù)合板。

在本發(fā)明中，步驟1)中孔3的形狀為圓形。孔徑為1mm-50mm，優(yōu)選2mm-20mm，更優(yōu)選3mm-15mm。

優(yōu)選的是，所述同一層非晶合金層1上孔3的孔徑可以全部相等、部分相等或者全部不相等。

在本發(fā)明中，洗滌為：將開孔后的非晶合金在乙醇中超聲清洗，優(yōu)選的是乙醇的濃度為60-99％，優(yōu)選為70-95％。

在本發(fā)明中，步驟3)中預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金屈服強(qiáng)度的75％以內(nèi)，更優(yōu)選為60％以內(nèi)。

在本發(fā)明中，步驟4)中石膏粉和水的重量比為1:0.5-2，優(yōu)選為1:0.8-1.8，更優(yōu)選為1:0.8-1。

優(yōu)選的是，石膏為整體一次性澆筑。

在本發(fā)明中，非晶合金層1夾于石膏層2間。非晶合金層1上表面與下表面均與石膏層2接觸。

在本發(fā)明中，模具裝入的非晶合金層1的層數(shù)為1-10層，優(yōu)選2-8層，更優(yōu)選3-5層。

優(yōu)選的是，所述多層非晶合金層1的間距為1mm-10mm，優(yōu)選2mm-8mm，更優(yōu)選3mm-5mm。

在本發(fā)明中，所述的非晶合金層1之間可以等距設(shè)置、部分等距設(shè)置或者全部不等距設(shè)置。

在本發(fā)明中，所述的非晶合金層1上開設(shè)孔的面積占非晶合金層1面積的比為2％～20％，優(yōu)選3％-15％，更優(yōu)選4％-10％。

在本發(fā)明中，所述的非晶合金層1為銅基非晶合金、鎳基非晶合金、鋁基非晶合金、鐵基非晶合金、鈦基非晶合金等制成的合金層，優(yōu)選為鐵基非晶合金制成的合金層，更優(yōu)選為Fe-Si-B非晶合金制成的合金層。

根據(jù)本發(fā)明提供的是一種實(shí)施方案，提供一種非晶合金-石膏復(fù)合板的應(yīng)用：

一種非晶合金-石膏復(fù)合板的應(yīng)用，將非晶合金-石膏復(fù)合板用于普通建筑物、有電磁屏蔽功能需求的電磁屏蔽室、電磁屏蔽機(jī)房的墻體夾心層、墻體飾面層、吊頂或圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

對比例1

一種石膏板，無非晶合金層的石膏板，石膏一次整體澆筑成型。

實(shí)施例1

如圖1和圖2所示，一種非晶合金-石膏復(fù)合板，包括：1層Fe-Si-B非晶合金帶材層1，牌號為1K101，以及石膏層2，所述的非晶合金帶材層1開設(shè)有圓形孔3，孔徑5mm，開孔面積占非晶合金面積的比為2％。所述的非晶合金帶材層1以夾層的方式設(shè)置于石膏層2內(nèi)。對非晶合金帶材層1施加預(yù)拉力，預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金帶材屈服強(qiáng)度的60％。所述作為上面層的石膏層的厚度為20mm，作為下面層的石膏層的厚度為10mm。

實(shí)施例2

重復(fù)實(shí)施例1，只Fe-Si-B非晶合金帶材層為2層，層間距為3mm，圓形孔徑為5mm。預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金帶材屈服強(qiáng)度的40％。所述作為上、下面層的兩個石膏層的厚度分別為8mm、4mm。作為間隔層的石膏層的厚度為3mm。

實(shí)施例3

重復(fù)實(shí)施例1，只是鐵基非晶合金帶材層為1層，圓形孔徑為5mm，開孔面積占非晶合金面積的比為4％。預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金帶材屈服強(qiáng)度的20％。所述作為上面層的石膏層的厚度為30mm，作為下面層的石膏層的厚度為30mm。

實(shí)施例4

重復(fù)實(shí)施例1，只是鐵基非晶合金帶材層為2層，層間距為5mm，圓形孔徑為5mm。預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金帶材屈服強(qiáng)度的10％。所述作為上、下面層的兩個石膏層的厚度分別為10mm、2mm。作為間隔層的石膏層的厚度為5mm。

實(shí)施例5

重復(fù)實(shí)施例1，只是Fe-Si-B非晶合金帶材層上、下表面均涂有環(huán)氧樹脂。環(huán)氧的配方為：E-51(618#)型環(huán)氧樹脂+低分子650型聚酰胺樹脂(俗稱固化劑)。比例為環(huán)氧樹脂：固化劑＝1：0.8(按質(zhì)量配比)。

實(shí)施例6

重復(fù)實(shí)施例5，只是開孔面積占非晶合金面積的比為4％，預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金帶材屈服強(qiáng)度的40％。

實(shí)施例7

重復(fù)實(shí)施例5，只是開孔面積占非晶合金面積的比為2％，預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金帶材屈服強(qiáng)度的20％。

實(shí)施例8

重復(fù)實(shí)施例5，只是開孔面積占非晶合金面積的比為4％，預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金帶材屈服強(qiáng)度的10％。

實(shí)施例9

重復(fù)實(shí)施例5，只是Fe-Si-B非晶合金帶材層(1)為2層，層間距為4mm，圓形孔徑為5mm，開孔面積占非晶合金面積的比為2％，預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金帶材屈服強(qiáng)度的30％。其中下層非晶合金距離板底4mm。所述作為上、下面層的兩個石膏層的厚度分別為20mm、4mm。作為間隔層的石膏層的厚度為4mm。

實(shí)施例10

重復(fù)實(shí)施例5，只是Fe-Si-B非晶合金帶材層(1)為2層，層間距為4mm，圓形孔徑為5mm，開孔面積占非晶合金面積的比為4％，預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金帶材屈服強(qiáng)度的40％。其中下層非晶合金距離板底4mm。所述作為上、下面層的兩個石膏層的厚度分別為30mm、4mm。作為間隔層的石膏層的厚度為4mm。

實(shí)施例11

重復(fù)實(shí)施例5，只是Fe-Si-B非晶合金帶材層(1)為2層，層間距為4mm，圓形孔徑為5mm，開孔面積占非晶合金面積的比為2％，預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金帶材屈服強(qiáng)度的20％。其中下層非晶合金距離板底4mm。所述作為上、下面層的兩個石膏層的厚度分別為6mm、4mm。作為間隔層的石膏層的厚度為4mm。

實(shí)施例12

重復(fù)實(shí)施例5，只是Fe-Si-B非晶合金帶材層(1)為2層，層間距為4mm，圓形孔徑為5mm，開孔面積占非晶合金面積的比為4％，預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金帶材屈服強(qiáng)度的10％。其中下層非晶合金距離板底4mm。所述作為上、下面層的兩個石膏層的厚度分別為8mm、4mm。作為間隔層的石膏層的厚度為4mm。

實(shí)施例13

重復(fù)實(shí)施例5，只是Fe-Si-B非晶合金帶材層(1)為8層，層間距為6mm，圓形孔徑為15mm，開孔面積占非晶合金面積的比為6％，預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金帶材屈服強(qiáng)度的30％。所述作為上、下面層的兩個石膏層的厚度分別為5mm、4mm。每一層作為間隔層的石膏層的厚度為6mm。

實(shí)施例14

重復(fù)實(shí)施例5，只是Fe-Si-B非晶合金帶材層(1)為6層，層間距為4mm，圓形孔徑為12mm，開孔面積占非晶合金面積的比為5％，預(yù)拉應(yīng)力值為非晶合金帶材屈服強(qiáng)度的55％。所述作為上、下面層的兩個石膏層的厚度分別為20mm、10mm。每一層作為間隔層的石膏層的厚度為4mm。

實(shí)施例15

重復(fù)實(shí)施例5，只是設(shè)有3層Fe-Si-B非晶合金帶材層，相鄰兩層Fe-Si-B非晶合金帶材層之間的層間距分別為2mm和4mm，不等距設(shè)置。所述作為上、下面層的兩個石膏層的厚度分別為10mm、4mm。作為間隔層的石膏層的厚度分別為2mm(距離上表面的)和4mm(距離下表面的)。

實(shí)施例16

重復(fù)實(shí)施5，孔徑在2mm-20mm范圍內(nèi)，孔徑部分相等設(shè)置，F(xiàn)e-Si-B非晶合金帶材層上開設(shè)孔的面積占Fe-Si-B非晶合金帶材層面積的比為8％。

實(shí)施例17

重復(fù)實(shí)施5，孔的孔徑在2mm-20mm范圍內(nèi)，每個孔徑均不相等設(shè)置，F(xiàn)e-Si-B非晶合金帶材層上開設(shè)孔的面積占Fe-Si-B非晶合金帶材層面積的比為10％。

實(shí)施例18

重復(fù)實(shí)施例5，只是非晶合金帶材層為銅基非晶合金。

實(shí)施例19

重復(fù)實(shí)施例5，只是非晶合金帶材層為鋁基非晶合金。

實(shí)施例20

如圖16所示，非晶合金-石膏復(fù)合板的制備方法，包括以下步驟：

1)先在非晶合金帶材上開孔，清洗(將開孔后的非晶合金在95％的乙醇中超聲清洗)，再將環(huán)氧樹脂均勻涂覆在開孔的非晶合金表面；

2)將開孔后的非晶合金帶材裝入模具，在模具端部對非晶合金帶材施加預(yù)拉力；

3)將石膏粉過篩，將石膏粉和水混合攪拌后倒入模具，振動成型；

4)成型24小時后，釋放預(yù)應(yīng)力后脫模，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行正常養(yǎng)護(hù)；

5)養(yǎng)護(hù)后，制得非晶合金-石膏復(fù)合板。

對比例2

一種非晶合金-銅層狀復(fù)合板，包括：1層Fe-Si-B非晶合金帶材層，牌號為1K101，以及兩層銅，所述的非晶合金帶材層以夾層的方式設(shè)置于兩層銅的中間。

表1為對比例和部分實(shí)施例實(shí)測的非晶合金腐蝕程度、抗折強(qiáng)度、抗開裂強(qiáng)度對比，圖5到圖10為對比例和部分實(shí)施例的抗折強(qiáng)度試驗(yàn)曲線，圖11到圖14為部分實(shí)施例實(shí)測的電磁屏蔽效能(SE)。

其中，抗折強(qiáng)度測試試件由制備的板材切割而成，試件尺寸：長×寬×高＝210mm×20mm×20mm，采用Instron5943實(shí)驗(yàn)機(jī)三點(diǎn)彎模式測定，測試跨度120mm，采用位移控制模式加載，加載速率1.2mm/min。

電磁屏蔽效能依據(jù)ASTM D4935-2010的方法進(jìn)行測試，測試頻率范圍30MHz～1500MHz。

表1

從圖5-10和表1中試件抗折、抗開裂試驗(yàn)結(jié)果(表格)和試驗(yàn)曲線，與對比例1相比，實(shí)施例1在抗折和抗開裂強(qiáng)度方面有提高，但是非晶合金銹蝕嚴(yán)重；實(shí)施例5和對比例1及實(shí)施例1相比，抗折、抗開裂及抗腐蝕性能提高，實(shí)施例6與實(shí)施例5相比，抗折強(qiáng)度提高(開孔更多，結(jié)合力更好)，抗開裂強(qiáng)度少許降低(預(yù)應(yīng)力減少，抗開裂降低)；實(shí)施例9與實(shí)施例5相比，抗折強(qiáng)度、抗開裂強(qiáng)度提高(雙層非晶合金)，實(shí)施例10與實(shí)施例9相比，抗折強(qiáng)度提高(開孔更多，結(jié)合力更好)，抗開裂強(qiáng)度少許降低(預(yù)應(yīng)力減少，抗開裂降低)。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖5-圖10)可以看到，本發(fā)明不僅提高了石膏的抗開裂強(qiáng)度，而且復(fù)合材料表現(xiàn)出較好的延性，石膏在首次開裂后，承載力雖小幅降低，開裂后受拉區(qū)應(yīng)力主要由非晶合金承擔(dān)，因而繼續(xù)加載，承載力將增大，材料的破壞形式由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)檠有云茐?。從圖11-14的電磁屏蔽效能曲線可以看出，本發(fā)明在30MHz～1500MHz的頻率段具有很好的電磁屏蔽效能，非晶合金單層開孔樣品的屏蔽效能隨開孔率增大而減小，雙層開孔的非晶合金由于孔洞交錯，屏蔽效能相對單層大幅提升。

從圖16和圖17可以看出，在相同外力的作用下，涂有環(huán)氧樹脂的非晶合金-石膏復(fù)合板抗折強(qiáng)度、抗開裂能力和延性更加突出，非晶合金和石膏層的整體性更加好。

結(jié)合力學(xué)和電磁屏蔽效能的試驗(yàn)結(jié)果，本發(fā)明不僅提升了石膏的抗折強(qiáng)度、抗開裂能力和延性，兼具穩(wěn)定的電磁屏蔽效能，且通過改變非晶合金的孔洞率、層數(shù)及預(yù)拉力，材料的力學(xué)性能和電磁屏蔽效能可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計。