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CN107771124A - 包括铝板和胶粘剂芯的层合体 - Google Patents

包括铝板和胶粘剂芯的层合体 Download PDF

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CN107771124A
CN107771124A CN201580080862.2A CN201580080862A CN107771124A CN 107771124 A CN107771124 A CN 107771124A CN 201580080862 A CN201580080862 A CN 201580080862A CN 107771124 A CN107771124 A CN 107771124A
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CN
China
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laminated structure
adhesive
thickness
metallic plate
aluminium sheet
Prior art date
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Application number
CN201580080862.2A
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Inventor
P.博尔特尔
B.塔利斯
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Material Sciences Corp
Original Assignee
Material Sciences Corp
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Publication date
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Abstract

提供层合结构体和形成方法。所述层合结构体包括具有第一厚度的第一金属板、具有第二厚度的第二金属板、和具有胶粘剂厚度的胶粘剂芯。所述胶粘剂芯设置在所述第一和第二金属板之间并且粘结至所述第一和第二金属板。所述第一和第二金属板由基于铝的材料制成并且所述胶粘剂芯由胶粘剂材料(也称作粘弹性的胶粘剂材料)制成。所述层合结构体配置成使得所述第一和第二厚度之和对所述胶粘剂厚度的比率大于八比一(8:1)。所述包括粘弹性的胶粘剂芯的层合结构体特征在于在25摄氏度‑50摄氏度的温度范围内持续地大于0.1的在1,000赫兹下的复合损耗因子。

Description

包括铝板和胶粘剂芯的层合体
技术领域
本公开内容涉及金属板(片材，sheet)的层合体，其包括设置在所述金属板之间并且连接至所述金属板的芯层；且具体地，涉及包括铝材料的金属板的层合体。
背景技术
整块(实心)铝板明显没有相同厚度的整块(实心)钢板密度大，使得整块铝板和/或由其形成的结构部件相对于整块钢板和/或由其形成的类似部件呈现出显著的重量节省。整块铝板与整块钢板相比由于材料的密度差异而可更吵，例如可呈现出更不利的噪声-振动-刺耳性(NVH)特性，其中整块铝板与整块钢板相比更易于振动和共振并且对频率管理更敏感。由整块铝板和/或整块钢板形成的部件经常需要通过如下对所述部件进行改进：加入阻尼涂层(涂料，coating)和/或阻尼元件部分(componentry)例如阻尼贴片(patch)以使所述部件提供可接受的NVH行为。这样的附加的处理、涂层和/或阻尼元件部分增加了由整块板形成的部件的成本和重量。因此，提供如下的板材料是合乎需要的：其提供了相对于整块钢板的重量节省并且相对整块铝板具有改善的阻尼特性，其能成型为结构部件。
发明内容
描述了层合结构体和形成方法。所述层合结构体包括在铝板之间并且对铝板进行粘结的粘弹性的胶粘剂层，所述层合结构体因能成型为如下的结构部件而是有利的：其相对于由整块金属板形成的结构部件在显著更低的重量下提供期望水平的振动阻尼、传声损失、结构分隔(结构分离，structural separation)等，并且无需附加的处理例如声阻尼(消声，sound dampening)涂层或贴片来实现期望的NVH性能。结构部件，在该术语用于本文中时，指的是，由具有复杂形状、例如不同于平板的形状的板材料形成并且用于结构应用中的部件。例如，所述结构部件的复杂形状可通过形成于所述层合结构体中以限定所述结构部件的一个或多个特征、例如如下的一个或多个而限定：弯曲(bend)、肋(rib)、孔(aperture)、焊道(bead)、偏移(偏置，offset)、倒角(chamfer)、凹坑(depression)、沟槽(channel)、曲线(curve)、轮廓(contour)、挤压(挤出，extruded)部分、或者其它特征。限定所述结构部件的所形成的特征产生所述层合结构体的平面性方面的不连续性，其消散噪声并且提高跨越例如通过由所述层合结构体形成的结构部件的传声损失。因此，本文中描述的层合结构体能成型为如下的结构部件：其中对于噪声消散、振动和/或声阻尼、结构分隔、隔热和/或吸声存在特定需要，例如，在通过由所述层合结构体形成的结构部件隔开的空间或者区域之间。术语“结构部件”是非限制性的，使得结构部件可具有标称的或者最低限度的承重要求。在一个非限制性实例中，本文中描述的层合结构体能成型为用于车辆应用的结构部件，例如护板(封盖板，close-out panel)，也称作前围板(仪表板、缓冲板，dashpanel)或行李箱板(trunk panel)，其通过分别将发动机舱或行李舱与客舱分开而向车辆提供结构。可由所述层合结构体形成的车辆结构部件的另外的非限制性实例包括轮窝内衬(wheel well liner)、动力传动系(powertrain)风道盖(tunnel cover)、地板(floor pan)等。
提供层合结构体和形成方法。所述层合结构体包括具有第一厚度的第一金属板、具有第二厚度的第二金属板、和具有胶粘剂厚度的胶粘剂芯。所述胶粘剂芯设置在所述第一和第二金属板之间并且粘结至所述第一和第二金属板。所述第一和第二金属板由基于铝的材料制成并且所述胶粘剂芯由胶粘剂材料(其在本文中也可被称作粘弹性的胶粘剂材料)制成。在一个非限制性实例中，所述胶粘剂芯可由如下之一制成：酚醛改性的橡胶材料、基于丙烯酸类的材料、和基于聚酯的材料。所述层合结构体配置成使得所述第一和第二厚度之和对所述胶粘剂厚度的比率大于八比一(8:1)。在一个非限制性实例中，所述第一和第二厚度之和对所述胶粘剂厚度的比率大于二十五比一(25:1)。该包括粘弹性的胶粘剂芯的层合结构体为特征在于如下复合损耗因子的阻尼结构体：其在通过由所述层合结构体形成的部件的应用所限定的预定的温度范围内持续地大于0.1。在一个实例中，所述层合结构体特征在于如下复合损耗因子：其在25摄氏度-50摄氏度的温度范围内持续地大于0.1。
举例来说，所述第一金属板的厚度在0.4mm-2.0mm的范围内，所述第二金属板的厚度在0.4mm-2.0mm的范围内，和所述胶粘剂厚度例如所述胶粘剂芯的厚度在0.013mm-0.076mm的范围内。所述层合结构体的密度与整块铝的密度基本上类似，使得所述层合结构体的密度在2.56gm/cc-2.70gm/cc的范围内。所述层合结构体特征在于如下的一个或多个：0.1或更大的n值、0.8或更大的r值、至少1.75牛顿/毫米(N/mm)的如通过T-剥离度量的粘合强度、和至少2兆帕斯卡(MPa)的搭接剪切强度。
举例来说，所述层合结构体包括设置在所述第一和第二金属板之一的表面与所述胶粘剂层之间的中间层，其中所述中间层为用于钝化所述第一和第二金属板之一的表面的钝化层。所述层合结构体可进一步包括如下的辅助层：其设置在所述中间层与所述胶粘剂芯之间并且配置成使得所述辅助层为用于防止在所述胶粘剂芯与所述金属板之间的粘结界面处形成腐蚀的腐蚀防护层。在一个实例中，将隔离层粘结至所述第一和第二金属板之一，使得所述隔离层形成所述层合结构体的外层。
在一个实例中，所述胶粘剂芯包括多个填料颗粒。在一个非限制性实例中，所述填料颗粒由导电材料例如铝制成，并且布置在所述胶粘剂芯中使得所述多个填料颗粒限定所述第一和第二金属板之间的导电路径使得所述层合结构体可通过焊接而接合至另外的金属部件或结构体。在本实例中，所述包括多个填料颗粒的胶粘剂芯、所述第一金属板、和所述第二金属板各自呈现基本相同的导电性，使得所述层合结构体是可焊接的、例如通过电阻焊接可附着至另外的部件或结构体。
由以下对用于实施如在所附权利要求中所限定的本教导的最佳模式和其它实施方式的一些的详细描述，在结合附图考虑时，容易明晰本教导的以上特征和优点、以及其它特征和优点。
附图说明
图1为包括设置在铝板之间的芯层的第一实例层合结构体的横截面的示意图；
图2为包括设置在铝板之间的芯层的第二实例层合结构体的横截面的示意图；
图3为包括设置在铝板之间的芯层的第三实例层合结构体的横截面的示意图；
图4为包括设置在铝板之间的芯层的第四实例层合结构体的横截面的示意图；和
图5为多个层合结构体在操作温度范围内的复合损耗因子行为的图示。
具体实施方式
图1-5中显示的元件未必按比例或成比例，并且图1-4中所示的元件的布置不意图为限制性的。因此，本文中呈现的图中所提供的具体尺寸和应用不应被认为是限制性的。参照附图(其中在该几个图中，相同的附图标记始终表示相同的部件)，在图1-4中示出了通常以100表示的层合材料，在本文中也称作层合结构体或者层合体。层合体100包括：对向的金属板12、14，其通过设置在其间的芯层10连接。金属板12、14各自由基于铝的金属制成。如本文中在铝材料的情况下使用的术语“板”理解为具有小于6mm的均匀厚度的轧制铝合金产品。作为非限制性实例，金属板12、14各自在本文中可称作皮(skin)、金属层、铝板、基底、和/或基础基底。芯层10包括胶粘剂芯16，胶粘剂芯16具有NVH特性使得与铝板12、14组合的芯层10提供特征为呈现出如图5中通过示例线44、46、48显示的复合损耗因子特性的噪声阻尼材料的层合结构体100。胶粘剂芯16在本文中也可被称作粘弹性芯16，和/或胶粘剂芯16可特征由粘弹性材料形成和/或具有粘弹性性质，使得粘弹性芯16实质上限定层合结构体100的阻尼性质。芯层10设置在铝板12、14之间，使得芯层10跨越基本上整个金属层12和金属层14(即，与金属层12和金属层14共延伸)，从而将两个铝板12、14粘附(即，刚性附着)在一起，使得芯层10被金属层12、14所约束。值得注意的是，层合结构体100可包括另外的层例如另外的基底层和涂覆层(coating layer)，并且芯层10可包括包含一个或多个胶粘剂层、声阻尼粘弹性层、涂覆层、导电或导热层、腐蚀防护层等的多个层，使得将理解，图1-4中所示的实例是说明性的并且不意图为限制性的。
本文中描述的层合结构体100可成型为如下的结构部件：其中对于提升结构增强、振动和/或声阻尼、隔热和/或吸声存在特别需要，例如，在通过由层合结构体100形成的结构部件隔开的空间或者区域之间。包括铝板12、14和芯层10的本文中描述的层合结构体100因能成型为相对于由基于钢的材料形成的结构部件在显著更低的重量下提供期望水平的振动阻尼、传声损失、结构分隔等的结构部件而是有利的。层合结构体100因能成型为如下的结构部件而是有利的：其相对于由整块金属板形成的结构部件在显著更低的重量下提供期望水平的振动阻尼、传声损失等而无需附加的处理例如声阻尼涂层或者贴片来实现期望的NVH性能。结构部件在该术语用于本文中时指的是由具有复杂形状、例如不同于平板的形状的板材料形成并且用于结构应用中的部件。例如，所述结构部件的复杂形状可通过形成于所述层合结构体中以限定所述结构部件的一个或多个特征、例如如下的一个或多个而限定：弯曲、肋、孔、焊道、偏移、倒角、凹坑、沟槽、曲线、轮廓、挤压部分、或者其它特征。在本文中描述的实例中，限定由层合结构体100形成的结构部件的所形成的特征产生层合结构体100的平面性方面的不连续性，这使传输通过由层合结构体100形成的结构部件的声功率降低和/或提高跨越和/或通过由层合结构体100形成的结构部件的传声损失(STL)。限定由层合结构体100形成的结构部件的所形成的特征在层合结构体100中产生不连续性，这可在声波传输通过层合结构体100时改变声波的频率。例如，在由层合结构体100形成的部件中的通过所形成的特征所产生的不连续性使传输通过层合结构体100的声波的共振频率相对于通过整块(实心)材料的声波的传输更改和/或改变。因此，本文中描述的层合结构体100可成型为如下的结构部件：其中对于噪声消散、振动和/或声阻尼、隔热和/或吸声存在特别需要，例如，在通过由层合结构体100形成的结构部件隔开的空间或区域之间。术语“结构部件”是非限制性的，使得结构部件可包括具有拥有标称的或者最低限度的承重要求的所形成的特征的部件，尽管将理解，包括在由层合结构体100形成的部件中的所形成的特征例如肋、沟槽、焊道、或者其它几何形状的所形成的特征可提高所述部件的刚度(stiffness)和/或刚性(rigidity)。在一个非限制性实例中，本文中描述的层合结构体100能成型为用于车辆应用的结构部件例如护板，也称作前围板或者行李箱板，其通过分别将发动机舱或行李舱与客舱分开而向车辆提供结构。可由层合结构体100形成的车辆结构部件的另外的非限制性实例包括轮窝内衬、动力传动系风道盖、地板等。在一个非限制性实例中，芯层10可为导电的和/或铝板12、14可被涂覆，使得层合结构体100可通过焊接而与另外的金属部件或结构体接合。
在一种优选实例中，包括基于铝的材料的铝板12、14为具有大于15％、优选地大于20％的伸长率和更优选地具有至少25％的伸长率、和具有至少0.1的n值和至少0.8的r值的5xxx和6xxx系列铝合金之一，其中n和r值表征铝板12、14的可成型性。如本文中使用的“n值”理解为通过计算材料的真实应力和真实应变曲线的斜率而获得的应变硬化指数，其中理解，提高n值使材料的可成型性提高。如本文中使用的“r值”理解为兰克福特(Lankford)值，也称作兰克福特系数、塑性应变比、和/或塑性各向异性因子，并且是铝板12、14的拉伸试验中真实宽度(或者横向)应变对真实厚度应变的比率的量度。r值指示铝板抵抗变薄的能力，其中理解，r值越高，则在深拉期间抗变薄性越大。对于铝板12、14优选5xxx或6xxx系列铝合金以提供高的伸长率和热稳定结构，使得基础基底例如铝板12、14提供强度和刚度，同时是能成型的(例如通过冲压、挤压、深拉等)。形成铝板12、14的铝材料可为1/4硬的或者更低，使得铝板12、14能容易地成型。例如，可以退火回火条件(也称作“OT”回火)、或者以应变淬火回火1/4硬条件(也称作“H2”回火)提供铝板12、14。在一个实例中，可用于形成汽车部件例如前围板的层合结构体100由使用OT回火提供的6xxx系列铝合金的铝板12、14形成，使得层合结构体100能容易地通过压制和/或冲压而成型为复杂形状例如前围板，并且是能热处理的，例如，在前围板和/或包括由层合结构体100形成的前围板的车辆的烤漆期间。用于形成铝板12、14的5xxx或6xxx系列铝合金材料的实例是非限制性的，并且将理解，可使用其它铝合金来形成铝板12、14。
作为非限制性实例并且参照图1，各铝板12、14的厚度T1、T2在0.4mm-2.0mm的范围内。在一种优选实例中，各铝板12、14的厚度T1、T2在0.5-1.0mm的范围内。在一种更优选实例中，各铝板12、14的厚度T1、T2在0.6mm-0.8mm的范围内。铝板12、14的厚度T1、T2可为相同厚度，但是不要求为相同厚度。例如，如层合结构体100的特殊用途所要求的和/或如为了由层合结构体100形成特殊部件和/或了提供由层合结构体100形成的特殊部件所需要的功能性特性例如强度、刚度等所要求的，铝板12的厚度T1可不同于铝板14的厚度T2。控制铝板12、14和胶粘剂芯16的组合(总)厚度使得，层合结构体100特征在于至少0.1的n值、至少0.8的r值、至少10磅-力/英寸的如通过T-剥离度量的粘合强度和至少2兆帕斯卡的搭接剪切强度使得层合结构体100能通过冲压、弯曲、挤压等而成型为结构部件而没有胶粘剂芯16从铝板12、14的分离或者铝板12、14的断裂。所述实例为说明性的和非限制性的，并且将理解，铝板之一12可为与另一铝板14不同的铝材料、回火、和/或厚度。
芯层10设置在铝板12、14之间，使得芯层10跨越基本上整个金属层12和金属层14(即，与金属层12和金属层14共延伸)。层合结构体100是通过如下形成的：将金属板12、14与设置在其间的芯层10层合，使得芯层10将两个铝板12、14粘附(即，刚性附着)在一起。芯层10包括胶粘剂芯16，其实质上限定和/或提供层合结构体100的NVH(噪声、振动、刺耳性)和阻尼性能特性。芯层10和/或胶粘剂芯16具有足以将两个铝板12、14彼此附着的胶粘性质，并且具有粘弹性性质使得其通过经由胶粘剂材料的内部剪切将振动能量转化为热能而消散振动能量，使得芯层10和/或胶粘剂芯16起到相对于从层合结构体100的接受侧传输的声功率阻抑在层合结构体100的源侧上引入的声功率的阻尼层的作用。层合结构体100或者例如由层合结构体100形成的部件的传声损失(STL)因子可表示为在由层合结构体100形成的部件的源侧上的声功率相对于在由层合结构体100形成的部件的接收侧上的声功率的比率，其中将理解，由层合结构体100形成的部件的源侧是层合结构体100或者由其形成的部件的其中声音(即，噪声)源所位于的那一侧，并且由层合结构体100形成的部件的接收侧是层合结构体100的其中接收(即，觉察)声音的与源侧相反的侧，使得由层合结构体100形成的部件设置在源侧与接收侧之间。在由所述层合结构体形成的汽车部件(未示出)的非限制性实例例如由层合结构体100形成的汽车车身板、前围板、行李箱板、地板、发动机风道盖、轮窝内衬等中，噪声或者声音源可为道路噪声、动力传动系或者传动系统(driveline)噪声、来自发动机或者行李舱的噪声、来自车辆外部的空气动力学噪声等,其将声功率施加在由层合结构体100形成的部件的面对外部的侧(相对于车辆)上，使得所接收的声功率是在车辆的内部(例如由车辆中的乘客)所觉察到的声音的功率，其中由层合结构体100形成的部件的接收侧是由层合结构体形成的车辆部件的面向内部(相对于车辆)的那一侧，即车辆部件的内侧。限定由层合结构体100形成的结构部件的所形成的特征可在层合结构体100的平面性方面产生不连续性，其消散噪声并且提高跨越和/或通过由层合结构体100形成的部件的传声损失。
层合结构体100和/或由其形成的部件的阻尼和/或NVH行为可通过复合损耗因子表示，其中层合结构体100的阻尼行为和复合损耗因子是频率的函数并且是随着层合结构体100在其下操作的温度、例如在用于应用中时层合结构体的温度而可变化的。因此，层合结构体100特征在于复合损耗因子曲线例如图5的复合损耗因子图40的曲线44、46、48之一，其中如该页上所示，复合损耗因子(CLF)示于y-轴或纵轴上，并且如该页上所示，呈现出相应CLF时的操作温度示于x-轴或横轴上。在图5中所示的实例中，将CLF值对于1,000赫兹(Hz)的频率绘图。x-轴上所示的温度是其中层合结构体100所用于的环境的周围温度，使得图40的x-轴上所示的温度基本上是层合结构体100呈现出图40上所示的相应CLF值时的层合结构体100的操作温度。在所示的实例中，曲线44、46、48各自表示包括铝板12、14和芯层10的层合结构体100的分别的一个的复合损耗因子行为。层合结构体100的CLF将随着温度而变化，如图5中所示。在一种优选实例中，对于层合结构体100或者由其形成的部件，在规定的操作温度范围内大于0.10的复合损耗因子(即CLF>0.10)是合意的。再次参照图5，为了比较而提供的曲线42显示由通过粘弹性芯层附着的钢板形成并且具有7.842克/立方厘米(g/cc)的密度的钢层合结构体的CLF。相比之下，曲线46显示由通过粘弹性芯层10附着的铝板12、14形成并且具有2.71gm/cc的密度的铝层合结构体100的CLF。由曲线42表示的钢层合结构体和由曲线46表示的铝层合结构体100两者在15摄氏度-65摄氏度的宽的操作温度范围内具有大于0.10的合意的CLF，然而，将理解，曲线46的铝层合结构体100因如下而是有利的：显著更低的密度，使得在阻尼应用中，铝层合结构体100相对于提供相当的阻尼结果的钢层合结构体提供相当大的重量节省。
再次参照图1，在一种非限制性实例中，提供NVH性能的胶粘剂芯16例如起到阻尼层的作用并且使铝板12、14彼此附着以形成层合结构体100。胶粘剂芯16通过经由形成胶粘剂芯16的胶粘剂材料的剪切作用将声能变成热而起到阻尼层的作用，并且还起到在由层合结构体100形成部件期间和之后将铝板12、14保持在一起的作用。胶粘剂芯16可由包括基于丙烯酸类、聚酯、聚丙烯酸酯、酚醛、橡胶和/或氨基甲酸酯的材料的一种或多种的胶粘剂材料的一种或多种的组合形成。在一种优选实例中，胶粘剂芯16由粘弹性材料例如酚醛改性的橡胶胶粘剂、橡胶酚醛共混物、或者基于橡胶的粘弹性材料形成。在其它实例中，胶粘剂芯16由如下之一形成：丙烯酸类材料、丙烯酸类橡胶杂化材料、包括交联剂的聚酯材料、橡胶酚醛材料、聚酯橡胶酚醛材料、聚丙烯酸酯材料、基于聚酯的丙烯酸类材料、和橡胶酚醛共混物。胶粘剂芯16可施加至铝板12、14以提供在0.0005英寸-0.0030英寸(大约0.013毫米(mm)-0.076mm)范围内的干膜厚度(DFT)例如图1中所示的胶粘剂厚度T3的胶粘剂芯16，其中层合结构体100的阻尼性能和所述胶粘剂芯的厚度T3逆相关，例如层合结构体100的阻尼性能(在一个实例中表示为层合结构体100的复合损耗因子)随着胶粘剂芯16的厚度T3降低而改善。在一种优选实例中，为了实现层合结构体100的期望阻尼性能，胶粘剂芯16的厚度T3在0.001英寸-0.0020英寸(0.025mm-0.0508mm)的范围内。在一种更优选实例中，胶粘剂芯16的厚度T3在0.0010英寸-0.0012英寸(0.025mm-0.03mm)的范围内。在一种最优选的实例中，胶粘剂芯16的厚度T3小于0.0010英寸(<0.025mm)、和/或在0.0005英寸-0.0010英寸(0.0125mm-0.025mm)的范围内。
可将形成胶粘剂芯16的胶粘剂材料以单个层施加至铝板12、14之一，之后将铝板12、14与在其间的胶粘剂芯16层合在一起以形成层合结构体100。在一种优选实例中，形成胶粘剂芯16的胶粘剂材料可如图2中所示那样以两个胶粘剂层18、20施加以形成胶粘剂芯16。例如，第一胶粘剂层18可施加至铝板14和第二胶粘剂层20可施加至铝板12，之后在层合期间将两个铝板12、14合在一起。在该优选实例中，包括彼此粘结的第一和第二胶粘剂层18、20的层合结构体100的粘结强度和/或剥离强度相对于如下的层合结构体100明显更高：其具有由单层胶粘剂材料形成的胶粘剂芯16，所述单层胶粘剂材料施加至铝板12、14之一，之后将层合结构体100层合。
控制这两个胶粘剂层18、20各自的厚度以在成品层合结构体100中提供期望的总干膜厚度T3的胶粘剂芯16。作为非限制性实例，层合结构体100的不包括外层26、28和隔离层34的总厚度可在0.813mm-4.76mm的范围内。例如，层合结构体100可包括各自具有0.4mm的厚度T1、T2的铝板12、14和具有0.013mm的厚度T3的胶粘剂芯以达到0.813mm的总厚度(T1+T2+T3)和61.5的铝对胶粘剂厚度比率，其中所述铝对胶粘剂厚度比率是作为(T1+T2)/T3计算的。在另一实例中，层合结构体100可包括各自具有2.0mm的厚度T1、T2的铝板12、14和具有0.076mm的厚度T3的胶粘剂芯，以达到4.076mm的总厚度和52.6的铝对胶粘剂厚度比率。在一种优选实例中，层合结构体100的总厚度可在1.45mm-1.66mm的范围内。例如，在该优选厚度范围内的层合结构体100可包括各自具有0.6mm的厚度T1、T2的铝板12、14和具有0.025mm的厚度T3的胶粘剂芯16，以达到0.1.45mm的总厚度。在另一优选实例中，层合结构体100可包括各自具有0.8mm的厚度T1、T2的铝板12、14和具有0.06mm的厚度T3的胶粘剂芯以达到1.66mm的总厚度。在一种优选实例中，铝板12、14的组合厚度(T1+T2)对胶粘剂芯16的厚度T3的比率在25-50的范围内，其中将理解，厚度T1、T2的铝板12、14实质上向层合结构体100贡献拉伸强度和刚性，和厚度T3的胶粘剂芯16实质上对层合结构体100的阻尼特性作贡献，和其中所述厚度比率影响层合结构体100的CLF行为。将理解，较薄的胶粘剂芯16对于向层合结构体100贡献阻尼，同时使对层合结构体100的刚性和拉伸强度的影响最小化而言是合意的。举例来说，层合结构体100可特征在于在8:1-50:1范围内的胶粘剂厚度比率。具有8:1或更大的铝对胶粘剂厚度比率((T1+T2)/T3)的层合结构体100特征在于基本上与整块(实心)铝(其具有2.7gm/cc的密度)的密度类似的密度。在一种优选实例中，具有25:1的铝对胶粘剂厚度比率((T1+T2)/T3)的层合结构体100具有至少2.56gm/cc的密度，使得层合结构体100的密度为整块铝的密度的至少95％，从而对层合结构体100的刚性和强度作贡献。在一种优选实例中，层合结构体100具有至少2.64gm/cc的密度。
在一个非限制性实例中，胶粘剂层18、20的胶粘剂材料可为如下之一：基于聚酯的材料，其可为交联性聚酯；基于丙烯酸类的材料，其可任选地包括交联剂以提供相对较高的耐化学侵蚀性；和酚醛改性的橡胶。在一个实例中，由酚醛改性的橡胶材料形成的胶粘剂芯16可特征在于包括分散在酚醛基质中的橡胶的基质结构，使得层合结构体100的粘结强度实质上由如下限定，例如由如下得到：酚醛对铝板12、14的粘结和酚醛对分散的橡胶颗粒的粘结。所述胶粘剂材料可通过如下的任何合适的技术施加至铝板12、14：所述技术包括例如喷射、热熔和/或辊压技术，通过所述技术，所述胶粘剂材料被施加至铝板12、14，和其中所述胶粘剂材料可用于保证所述胶粘剂材料(其可为基于溶剂的胶粘剂材料)在铝板12、14上的润湿以在将铝板12、14层合在一起之前提供铝板12、14的以期望厚度的完全覆盖。在另一实例中，所述胶粘剂材料可作为干胶粘剂膜提供并且施加至铝板12、14的一个或两个，之后层合。所述干胶粘剂膜可例如以连续过程施加，其中将所述干胶粘剂膜插入铝板12、14之间，之后层合。所述干胶粘剂膜可包括在将所述膜施加至铝板12、14之后和将铝板12、14层合在一起之前从所述干胶粘剂膜除去的衬垫。在形成层合结构体100的层合过程期间通过适合于所施加的胶粘剂材料的类型的手段将所述胶粘剂材料加热和/或固化，所述手段可包括如下之一或组合：将所述胶粘剂材料暴露于升高的温度，例如使用焰条、焚烧炉、热空气烘箱等、和/或热熔、红外、和紫外系统，如层合领域中的技术人员所理解的。所述实例是非限制性的，并且将理解，在形成本文中描述的包括铝板12、14和芯层10的层合结构体100的范围内，可使用其它形式的胶粘剂材料例如干粉或网形式、施加方法和固化过程。
形成芯层10和/或胶粘剂芯16的胶粘剂材料特征在于显著地大于包括铝材料的铝板12、14的伸长率的伸长率，使得在层合结构体100的变形期间，例如在将层合结构体100冲压、挤压、和/或弯曲以由其形成部件期间，芯层10保持处于弹性范围并且未从层合结构体100的铝板12、14的边缘和/或之间分离，其中将理解，胶粘剂芯16从铝板12、14的分离将在其中所述分离发生的局部区域中影响层合结构体100的阻尼特性。作为非限制性实例，芯层10和/或胶粘剂芯16特征在于150％的最小伸长率。在一种优选实例中，芯层10和/或胶粘剂芯16特征在于300％的最小伸长率，和在一种更优选实例中，在300％-400％范围内的伸长率。优选地，对于层合结构体100保持十(10)的最小伸长率比率，以防止芯层16的断裂和保持层合结构体100的阻尼能力，其中所述伸长率比率表示为芯层16伸长率相对于(除以)铝板12、14的较薄者的伸长率。在一种更优选实例中，层合结构体100特征在于二十(20)的最小伸长率比率。在一种最优选的实例中，层合结构体100特征在于在二十(20)-三十(30)范围内的最小伸长率比率。在一个实例中，层合结构体100包括各自具有0.80mm的厚度T1、T2和在18％-22％范围内的伸长率的5XXX系列铝板12、14和具有0.025mm的标称厚度T3和300％的伸长率的酚醛改性的橡胶胶粘剂芯16，使得实例层合结构体100特征在于13.6-16.7的伸长率比率。
在一种优选实例中，为了形成芯层16和层合结构体100，选择胶粘剂材料，将其施加至铝板12、14之一或两者，固化和层合以提供特征在于如下的层合结构体100：使用例如按照ASTM D1876以10英寸/分钟扯离速率进行的T-剥离强度试验的至少十磅-力/英寸(10lbf/in或者大约1.75牛顿/毫米(N/mm))的通过T-剥离度量的粘合强度；至少2兆帕斯卡(2MPa)的搭接剪切强度，搭接剪切强度试验例如根据ASTM D1002进行；100-120千磅/平方英寸(KSI)的屈服强度与200-250KSI的极限拉伸强度，其中铝板12、14的至少一个的塑性破坏在胶粘剂芯16的塑性破坏之前发生。在一种最优选的实例中，层合结构体100特征在于至少15英尺-磅/英寸(15lbf/in或者大约2.63N/mm)的如通过T-剥离度量的粘合强度。
在一种优选实例中，在加热周期(heat cycle)老化之后、在热周期(thermalcycle)(冷冲击或者冷的(cold)/热的(hot)热循环(thermal cycling)试验，例如，在-30摄氏度和+105摄氏度之间)试验之后、和在周期(cyclic)的腐蚀试验(例如，SAE J2334试验)(其中这些各自的标准对于层合结构体100或者由其形成的部件的预期用途而言是应用专用的)之后，层合结构体100保持原始粘结强度的最低80％，如通过搭接剪切强度和T-剥离强度指示的。在一个实例中，层合结构体100特征在于在经历在205摄氏度下40分钟的加热周期老化之后保持原始粘结强度的80％，以提供如下的层合结构体100：其可在涂覆过程周期例如电涂(静电涂覆或者电子涂覆(E))周期或者上漆周期期间经历其中将层合结构体100在超过100摄氏度并且最高达205摄氏度的油漆或者电子涂覆烘箱中加热的烘烤操作，而没有层合结构体100或者由其形成的部件的退化。例如，这样的层合结构体100适合用于成型为可被电子涂覆或者上漆的汽车部件例如前围板等。在该优选实例中，层合结构体100能够经受住在0.75英寸凸缘(flange)长度处的90度1T半径弯曲而没有退化，其中T为层合结构体100的厚度，以英寸表示，其中在本实例中，层合结构体100包括由5xxx系列铝材料制成的铝板12、14和由酚醛改性的橡胶制成的胶粘剂芯16，层合结构体100具有大约0.072英寸的总厚度。在奥尔森圆顶(Olsendome)拉伸试验中的本实例的层合结构体100在破裂之前、例如在铝板12、14的断裂之前可通过1英寸球压至0.360英寸的深度。在一种优选实例中，层合结构体100包括由5xxx系列铝材料使用“O”回火制成的铝板12、14以提供高伸长率与相对低的拉伸强度，使得在由层合结构体100形成部件期间和之后发生最小的弹回，例如使得层合结构体100呈现出与深拉级别黑色金属材料类似的成型特性，
层合结构体100呈现出如下的在室温(大约23摄氏度)下的弯曲刚性：其为具有等于铝板10、12的组合厚度(T1+T2)的厚度的实心(整块)铝板的弯曲刚性的至少35％。在一种优选实例中，层合结构体100呈现出相对于具有等于铝板10、12的组合厚度(T1+T2)的厚度的整块铝板的50％或更大的在室温下的弯曲刚性。在一种更优选实例中，层合结构体100呈现出具有等于铝板10、12的组合厚度(T1+T2)的厚度的整块铝板的在室温下的弯曲刚性的50％-60％的在室温下的弯曲刚性。
参照图5，层合结构体100和由其形成的部件因轻质结构(相对于相当厚度的钢结构)和由图5的图40中所示的示例性CLF曲线44、46、48所说明的阻尼性能的组合而是有利的。在一种优选实例中，为了使层合结构体100或者由其形成的部件在规定的操作温度提供阻尼，在规定的操作温度范围内大于0.10的复合损耗因子(即CLF>0.10)是合意的。再次参照图5，曲线42是为了比较而提供的并且显示由通过粘弹性芯层附着的钢板形成并且具有7.842gm/cc的密度的钢层合结构体的CLF。相比之下，曲线46显示由通过粘弹性芯层10附着的铝板12、14形成并且具有2.71gm/cc的密度的铝层合结构体100的CLF。由曲线42表示的钢层合结构体和由曲线46表示的铝层合结构体100两者在15摄氏度-65摄氏度的宽的操作温度范围内均具有大于0.10的合意的CLF，使得铝层合结构体100和钢层合结构体具有相当的阻尼性能，然而将理解，曲线46的铝层合结构体100因如下而是有利的：显著更低的密度，例如为曲线42的钢层合体的密度的34.5％的密度，使得在阻尼应用中，铝层合结构体100相对于钢层合结构体提供相当大的重量节省，同时提供相当的阻尼结果。
曲线44、46和48提供层合结构体100的说明性的对比性实例，其各自包括铝板12、14和粘弹性的胶粘剂芯16，具有类似的密度和刚度、和基本上相同的铝对胶粘剂厚度比率，但是在用于形成胶粘剂芯16的胶粘剂材料方面不同。因此，曲线44、46、48的比较说明用于形成所述胶粘剂芯的胶粘剂材料对所得层合结构体100的CLF行为的影响，并且特别是形成胶粘剂芯16的胶粘剂材料对其中层合结构体100呈现出等于或高于0.1的期望的CLF值的CLF的温度范围的影响。例如，曲线44对应于如下层合结构体100：其包括由在大约12摄氏度-52摄氏度的温度范围内呈现出持续地高于0.1的CLF的酚醛改性的橡胶材料形成的胶粘剂芯16，使得曲线44的层合结构体100在离室温+/-10摄氏度处展现出合意的阻尼特性，其中室温被理解为平均23摄氏度。曲线46对应于如下的层合结构体100：其包括由丙烯酸类材料形成并且在大约15摄氏度-70摄氏度的温度范围内呈现出持续地高于0.1的CLF的胶粘剂芯16，使得对应于曲线46的层合结构体100可用于在相对高的操作温度下的需要阻尼的环境中。曲线48对应于如下的层合结构体100：其包括由交联的聚酯材料形成并且在大约25摄氏度-至少60摄氏度的温度范围内呈现出持续地高于0.1的CLF的胶粘剂芯16。如图5上所示，实例曲线44、46、48各自说明对于范围从室温(大约23摄氏度)最高至至少50摄氏度的操作温度，具有持续地高于(大于)0.1的CLF的层合结构体100。
如图1中所示，芯层10可包括一个或多个中间涂层或者处理层22、24，其在本文中可称作中间层22、24。在所示实例中，第一中间层22设置在胶粘剂芯16与铝板12之间，使得中间层22跨越基本上整个铝板12和胶粘剂芯16(即，与铝板12和胶粘剂芯16共延伸)，和第二中间层24设置在胶粘剂芯16与铝板14之间，使得中间层24跨越基本上整个铝板14和胶粘剂芯16(即，与铝板14和胶粘剂芯16共延伸)。图1中所示的实例是是非限制性的，并且将理解，可构造包括中间层22、24两者、中间层22、24之一、或者没有这些的任一个的层合结构体100。中间层22、24对其所施加至的相应铝板12、14的表面进行调制(prepare)，以钝化铝板12、14的表面以提高相应铝板12、14与胶粘剂芯16的胶粘剂材料粘结的表面粘结潜力，和/或以抵抗在胶粘剂芯16与相应铝板12、14之间的粘结界面处的腐蚀以防止在胶粘剂芯16与相应铝板12、14之间的粘结的退化(例如通过防止在所述粘结界面处形成腐蚀产物)。
在施加中间层22、24之前可通过如下而调制例如预处理铝板12、14：将铝板12、14用脱氧清洁剂例如碱性清洁剂或者酸性清洁剂清洁以从铝板12、14的表面除去泥土、油、脂膏等和以从铝板12、14的表面除去任何氧化铝产物，以使铝板12、14的表面准备好接收中间层22、24。因此，脱氧清洁剂产生“新鲜的”铝表面，其如果未后续在一定时期内处理例如涂覆的话将再氧化。因此，所述脱氧清洁剂从铝板12、14的表面除去氧化物层以短暂地提高铝板(例如对下文中进一步描述的层22、24、24、32之一)的粘结接受性。在一个非限制性实例中，铝板12、14可如下清洁和/或预处理：使用例如浸渍清洁、喷射清洁、在所述清洁溶液上滚动、或者使用用于施加所述脱氧清洁剂的其它合适的化学清洁手段施加所述清洁用溶液。在另一实例中，可将铝板12、14以机械方式清洁以脱氧，例如，从铝板12、14的表面除去氧化物层。
在一个实例中，中间涂层22、24可通过如下以在2.0-10.0毫克/平方米(mg/m2)范围内的涂层重量厚度(CWT)施加：将溶液形式的中间涂层22、24喷射到铝板12、14上或者将铝板12、14浸渍在所述涂覆溶液中。在一个实例中，中间涂层22、24是作为使铝板12、14的铝表面钝化并且防止所述铝表面随着时间而活化的包含钛和锆的溶液施加的。在另一实例中，中间涂层22、24作为包含三价铬氧化物(tri-chromium oxide)的溶液施加的。所述涂覆溶液也可施加至铝板12、14的外表面，例如面向外的表面，以形成如图2中所示的外部涂覆层28、26，以钝化铝板12、14的外(面向外的)表面和/或提高铝板12、14的外(面向外的)表面的表面粘结潜力作为用于层合结构体100或者由其形成的部件的进一步涂覆和/或上漆的预处理，和/或以在层合结构体100上提供腐蚀防护涂层26、28。
如图3中所示，可在中间层22、24与芯层16之间施加辅助涂覆层30、32使得辅助涂覆层30、32跨越基本上整个芯层16(即，与芯层16共延伸)。辅助涂覆层30、32各自在本文中也可称作辅助层30、32。在一个实例中，辅助层30、32可为与钝化层22、24类似的包含钛和锆的涂层，使得层合结构体100包括在胶粘剂芯16与铝板12之间的第一和第二层22、30以及在胶粘剂芯16与铝板14之间的第一和第二层24、32，其中包含钛-锆的层22、30和24、32的双层化首先将铝表面钝化，然后提高胶粘剂芯16对铝板12、14的粘结的接受性。通过所述双层化提供的提高的接受性使胶粘剂芯16与铝板12、14之间的粘结界面处的粘结强度提高，导致相对较高的剥离强度(例如大于10lbf/in)，同时在层合结构体100和/或由其形成的部件的目标操作(使用中)温度的+/-10摄氏度内保持期望的阻尼性能例如大于0.1的CLF。
在一个实例中，层合结构体100可包括辅助层30、32的至少一个，其为腐蚀防护层以防止在胶粘剂芯16与相邻铝板12、14之间的粘结界面处污染物进入，例如，通过防止在层合结构体100的暴露边缘处污染物进入。在另一实例中，层合结构体100可包括至少一个配置作为热涂层的辅助层30、32以改进层合结构体100的热发射性和/或导热性。例如，至少一个辅助层30、32可由散热材料制成以将热从胶粘剂芯16消散走，或者可由吸热性材料制成以将热吸收到层合结构体100中。在另一实例中，层合结构体100可包括至少一个配置作为导电层的辅助层30、32以改进层合结构体100的导热性。例如，图3中所示的层合结构体100可包括由导电材料例如基于碳的或者基于石墨的材料或者石墨膜制成或者包含导电材料例如基于碳的或者基于石墨的材料或者石墨膜的辅助层30、32，并且可进一步包括如图4中所示的胶粘剂芯，其中胶粘剂芯16包括导电填料36例如铝颗粒填料或者石墨填料，使得所述胶粘剂芯和辅助层30、32是导电的并且层合结构体100是导电的。图3中所示的实例是非限制性的，并且将理解，层合结构体100可配置成具有一个或者两个辅助层30、32、在胶粘剂芯16与铝板12之间设置有多个辅助层30、在胶粘剂芯16与铝板14之间设置有多个辅助层32、和/或不具有任一辅助层30、32。将理解，辅助层30、32各自可类似地配置，例如，由相同材料制成和/或具有相同厚度，或者可不同地配置，例如由不同材料制成和/或具有不同厚度和/或是为了向层合结构体100提供不同功能性(腐蚀防护、导热性、导电性等)而包括的。
参照图2，层合结构体100可包括一个或多个外部涂覆层26、28，其在本文中可称作外部涂层26、28和/或外层26、28。在所示实例中，外层28施加至，例如粘结、粘附、层合或者以其它方式附着至铝板12的外(面向外的或者最外面的)表面，使得外层28跨越基本上整个铝板12(即，与铝板12共延伸)，和外层26施加至，例如粘结、粘附、层合或者以其它方式附着至铝板14的外(面向外的或者最外面的)表面，使得外层28跨越基本上整个铝板12(即，与铝板12共延伸)。图2中所示的实例是非限制性的，并且将理解，层合结构体100可配置成具有外层26、28的一个、两个、或者没有任一个。外部涂覆层28、26可配置成钝化铝板12、14的外(面向外的)表面和/或提高铝板12、14的外(面向外的)表面的表面粘结潜力作为用于层合结构体100或者由其形成的部件的外表面的进一步涂覆和/或上漆的预处理，和/或配置成在层合结构体100上提供腐蚀防护涂层26、28。层合结构体100可包括以预定顺序施加的多个外层26和/或多个外层28。作为非限制性实例，层合结构体100可包括施加至、例如粘结至铝板12的第一外层28作为用于将铝板12的外(面向外的)表面用另外的外层28(作为非限制性实例，其可为油漆层、装饰性涂覆层、腐蚀防护层、热涂覆层等)进一步涂覆和/或上漆的预处理。在一个实例中，外层26、28为热反射性的热涂覆层，例如日光反射层，以反射来自层合结构体100的热和/或降低进入到层合结构体100中的热吸收。在另一实例中，外层26、28为吸热性热涂覆层，例如低发射性涂覆层或者黑漆层，以提高进入到层合结构体100中的热吸收。
在一个实例中，外层26、28的至少一个可配置作为隔离层34，如图4中所示，其中“隔离层”，在该术语用于本文中时，是粘结至层合结构体100以形成层合结构体100的外层、和配置成防止层合结构体100的腐蚀和/或保护隔离层34所施加至的铝层12、14例如免受化学侵蚀和/或向污染物的暴露的材料层。在一个实例中，隔离层34配置成防止当层合结构体100和/或由其形成的部件与钢部件接触、连接和/或紧固至钢部件时的电化(galvanic)腐蚀。隔离层34在本文中也可称作伽法尼(galvanic)隔离层34。在一个实例中，伽法尼隔离层34可由其中分配和嵌入有锌颗粒的聚合物粘合剂构成，其中该聚合物层通过防止离子迁移通过所述隔离层而防止腐蚀，和所述锌颗粒优先地，例如，牺牲性地，吸附离子以防止铝板12、14的腐蚀。附图中实例的势力为非限制性的。例如，外层26、28可设置在铝板14、12与伽法尼隔离层34之间。举例来说，伽法尼隔离层34可施加至层合结构体100的一个或两个外表面。在一个实例中，有机涂料，包括富锌底漆涂料例如或BonazincTM和/或基于改性环氧或聚酯的能焊接的(能熔接的，weldable)油漆和/或底漆可用于形成隔离层34。
参照图4，胶粘剂芯16可包括分布在形成胶粘剂芯16的胶粘剂材料中的填料颗粒36。可选择填料颗粒36的尺寸、形状、配置(构造，configuration)、材料、密度和分散模式以提供芯层10和/或胶粘剂芯16的期望的功能属性。填料颗粒36可例如用润湿剂涂覆以保证填料颗粒36在形成胶粘剂芯16的胶粘剂材料中的均匀分散和混合。在一个实例中，胶粘剂芯16为包括多个橡胶填料颗粒36的酚醛改性的橡胶。所述酚醛与铝板12、14粘结并且所述橡胶颗粒与所述酚醛粘结，以向层合结构体100贡献粘结强度和剥离强度。在另一实例中，填料颗粒36可配置成改进层合结构体100的导热性。在一个实例中，填料颗粒36可配置成提高所述层合结构体的绝缘特性。在另一实例中，填料颗粒36可包括高定向导热性材料以提高来自层合结构体100的点或者局部源的散热，例如，当层合结构体100意图用于热屏蔽应用中并且需要将来自被层合结构体100屏蔽的区域的热量散热时。在一个实例中，填料颗粒36可为分散在胶粘剂芯16中的碳颗粒，例如以纳米管、纳米纤维或者纳米片形式的碳纳米颗粒，以提供遍及芯层10的导热路径。在另一实例中，石墨箔可层合在胶粘剂层18、20之间以提供导热石墨结构体，用于层合结构体100的热屏蔽或者其它导热性应用。
在一个实例中，填料颗粒36是导电的并且以一定的尺寸和/或形状提供并且以一定的密度或者分散模式分散在胶粘剂芯16中，使得导电填料颗粒36提供遍及胶粘剂芯16的导电路径以形成导电层合结构体100。导电填料颗粒36可配置成使得填料颗粒36和铝板12、14具有基本上类似、例如基本上相同的传导性并且使得芯层10的电阻基本上等于或者小于铝板12、14各自的电阻，并且使得包括填料颗粒36的芯层10的电阻显著地小于胶粘剂芯16中的胶粘剂材料的电阻。在一个非限制性实例中，导电填料颗粒36为包含至少99.8％铝的铝材料，使得填料颗粒36的材料化学和电势基本上与铝板12、14的类似以防止在层合结构体100内的电化腐蚀和/或在层合结构体100内形成伽法尼电池。作为防止伽法尼电池的形成和/或防止层合结构体100的电化腐蚀的替代手段，形成胶粘剂芯16的胶粘剂材料可配置成在电流传导通过层合结构体100时防止通过胶粘剂芯16的离子迁移。填料颗粒36的尺寸、形状和分散可配置成当将填料颗粒36分散在胶粘剂芯16中时提供遍及芯层10的导电路径。作为非限制性实例，铝填料颗粒36可成型为如下之一或者组合：晶须、刨花(shaving)、纤维、球体、椭球、卵形体、圆柱体、可为对称的和/或不对称的和/或可为形状规则和/或不规则的多面体等。在一个实例中，所述铝填料颗粒可为大约0.030毫米(mm)的尺寸，例如可具有在.025mm-.038mm范围内的主尺寸(填料颗粒36的最大尺寸)，使得填料颗粒36能穿过400目筛子并且被500目筛子所保留，例如所述颗粒尺寸可表示为在-400目和+500目尺寸之间。填料颗粒36可为，但是不要求为，均匀的形状和/或尺寸。在一个实例中，填料颗粒36的尺寸可变化，使得胶粘剂芯16可包括不同尺寸的单一形状的填料颗粒36，或者可包括不同尺寸的多种形状的填料颗粒36。
在一个实例中，在层合结构体100的层合和固化之后，分布在芯层10中的导电填料颗粒36的体积为芯层10的总体积的至少2％。随着在胶粘剂芯16中填料颗粒36的体积增加，粘结强度可成比例地降低，使得在一个实例中，在层合结构体100的层合和固化之后，分布在芯层10中的导电填料颗粒36的体积小于15％，和在另一实例中，小于10％。在一种优选实例中，在层合结构体100的层合和固化之后，分布在芯层10中的导电填料颗粒36的体积在芯层10的总体积的2％-8％的范围内，在一种更优选实例中，导电填料颗粒36的体积在2％-6％的范围内，和在一种最优选的实例中，在所述层合结构体的层合和固化之后在芯层10的总体积的2％-4％的范围内。在层合结构体100的层合和固化之后，胶粘剂芯16中的导电填料颗粒36的体积也可表示为胶粘剂芯16的总重量的百分数。在基本上由铝制成的导电填料颗粒36的实例中，分布在胶粘剂芯16中的铝填料颗粒36的重量百分数可在胶粘剂芯16的总重量的5％-37.5％的范围内。如上所述，芯层10与铝板12、14之间的粘结界面的粘结强度可随着填料颗粒36的体积的增加而降低，使得在一个实例中，分布在胶粘剂芯16中的铝填料颗粒36的重量百分数在5％-20％的范围内，在一种优选实例中，在5％-15％的范围内，和在一种更优选的实例中，在5％-10％的范围内，以重量计。
作为非限制性实例，形成层合结构体100的方法包括：以层合过程所需的顺序提供形成层合结构体100所需要的各个层，所述层合过程包括向所述定序的层施加层合压力和将所述层状结构体固化使得所述层粘结在一起以形成层合结构体100。作为非限制性和说明性实例并且参照图2，层合结构体100通过如下形成：如本文中之前所描述的，将铝板12、14清洁，以使铝板12、14的表面脱氧。将铝板12、14的面向内的表面(例如将被粘结至胶粘剂芯16的表面)分别(例如通过形成中间层22、24的涂覆材料的喷射、辊和/或浸渍施加)用中间层22、24涂覆，其中所施加的涂覆材料润湿例如分布在铝板12、14的面向内的表面上，使得所述涂覆材料以足以在将层合结构体100层合和固化之后提供期望厚度的相应中间层22、24的均匀的涂覆厚度覆盖铝板12、14的整个表面，例如与铝板12、14的表面共延伸。在一个实例中，涂覆材料可(例如，通过喷射、辊和/或浸渍施加)施加至铝板12、14的外(面向外的)表面以形成外层28、26，并且润湿例如分布在铝板12、14的面向外的表面上使得所述涂覆材料以足以在将层合结构体100层合和固化之后提供期望厚度的相应外层28、26的均匀的涂覆厚度覆盖铝板12、14的整个表面，例如与铝板12、14的表面共延伸。所述涂覆材料可为基于溶剂的，使得如为了将中间层22、24和外层28、26干燥和/或固化所需要的，铝板12、14可经历将中间层22、24和/或外层26、28干燥和/或固化的干燥操作，其可包括空气干燥或者将经涂覆的铝板12、14暴露于由焰条、焚烧炉、烘炉、红外等的一种或多种提供的热。在另一实例中，层合结构体100可未层合有外层28、26之一或两者和/或外层28、26之一或两者可在层合结构体100的层合和固化之后例如如本文中之前描述的那样作为油漆或者电子涂覆层、或者隔离层36施加至层合结构体100。
仍然参照图2中所示的说明性实例，和在铝板12、14上形成中间层22、24、外层28、26之后，以两个层18、20施加形成胶粘剂芯16的胶粘剂材料，其中将胶粘剂层18施加至中间层22和将胶粘剂层20施加至中间层24。所述胶粘剂材料可例如通过喷射或者辊压施加，并且进行干燥操作，可使用热熔或辊压方法施加，进行固化操作例如紫外(UV)固化，或者可作为干胶粘剂膜施加。所施加的胶粘剂材料润湿例如分布，使得所述胶粘剂材料以足以提供为了在将层合结构体100层合和固化之后提供期望厚度的胶粘剂芯16而需要的厚度的相应的胶粘剂层18、20的均匀的涂覆厚度覆盖铝板12、14的整个表面，例如，与铝板12、14的表面共延伸。将包括如图2中所示那样定序的中间层22和胶粘剂层18的铝板12和包括如图2中所示那样定序的中间层24和胶粘剂层20的铝板14提供给所述层合过程，例如层合辊，使得胶粘剂层18、20彼此面对，例如彼此接触，并且通过施加层合压力、例如经由层合辊施加层合压力而层合，以形成层合结构体100。替代地，如图1中所示以及本文中之前所描述的，形成胶粘剂芯16的胶粘剂材料可以单个层施加至中间层22、24之一。
在形成层合结构体100的层合过程期间和/或之后，将层合结构体100通过如下而固化：(例如，使用一个或多个烘箱、焰条、加热的层合辊等)将铝板12、14和胶粘剂芯16的温度升高。在一个实例中，在提供给层合辊时和/或在施加层合压力以形成层合结构体100期间，将铝板12、14保持在大致相同的温度下以通过提供铝板12、14的每一个相对于铝板12、14的另一的均匀的膨胀和收缩而使层合结构体100的翘曲最小化。如本文中使用的，“大致相同的温度”定义为紧跟在层合之前和/或在层合期间将铝板12、14之一的温度保持为相对于所述铝板的另一个的偏差不超过100华氏度、和优选地不超过50华氏度，以平衡铝板12、14的残余热应力和/或热膨胀和/或收缩。
在层合过程之后，例如在将形成层合结构体100的定序的层层合和固化之后，层合结构体100可进行另外的处理，包括，如本文中之前描述的，外层26、28、34的一个或多个的施加。层合结构体100可用于由其形成部件。例如，可将层合结构体100切割、冲压、压制、弯曲、挤压、冲切、钻孔等以形成部件，其中所述部件可限定如下之一或者组合：一个或多个弯曲、圆角(fillet)、倒角、肩(shoulder)、开口、洞(hole)、缝隙(slot)、肋、凸缘、折边(hem)等。作为非限制性实例，层合结构体100可用于形成可用于车辆中的多种结构部件例如前围板、包裹架(package tray)、板架(panel shelf)、座椅板、车头罩板(cowl panel)、仪表板框架(instrument panel frame)、地台板(floor panel)、风道板(tunnel panel)、轮窝、备用板(back-up panel)、行李箱板等。所述实例是非限制性的，并且将理解，可使用本文中描述的层合结构体100形成可为结构或者非结构部件的多种部件。
层合结构体100和/或由其形成的部件可通过使用多种附着手段而紧固至另外的部件。在一个实例中，可使用胶粘剂例如结构胶粘剂将层合结构体100和/或由其形成的部件粘结至另外的部件或结构体。该实例中的层合结构体100可包括外部涂层26、28，其配置成使所述附着用胶粘剂所施加至的铝板12、14的外表面钝化和/或对形成于层合结构体100与所述附着用胶粘剂之间的粘结界面的粘结强度作贡献。在一个非限制性实例中，所述附着用胶粘剂可为环氧型结构胶粘剂。在一个实例中，层合结构体100包括在所述附着表面上的隔离层34，例如，以通过隔离层34防止经由所述附着用胶粘剂的离子迁移(其中离子迁移可从层合结构体100所附着至的部件例如钢部件发生)，使得在所述附着用胶粘剂与层合结构体100之间的附着界面处防止电化腐蚀。
在另一实例中，使用紧固件例如铆钉、螺栓、夹紧元件、压接(crimping)元件等的机械附着手段可用于将层合结构体100和/或由其形成的部件紧固至另外的部件或结构体，其中所述紧固件例如铆钉、螺栓等经由形成于层合结构体100中的开口例如洞或缝隙附着，其中形成于层合结构体100中以接收所述紧固件的开口可包括将芯层10暴露于所述附着用紧固件的边缘表面。作为非限制性实例，所述紧固件可为铆钉例如波普空心铆钉、自冲铆钉、HenrobTM铆钉、盲铆钉等。在另一实例中，所述紧固件可为螺栓，其可为标准螺栓、锁紧螺栓、哈克(Huck)螺栓等。在另一实例中，所述紧固件可为在与层合结构体100接触时变紧或者变形以将所述层合结构体(或者由其形成的部件)附着至另外的部件或结构体的夹紧元件或者压接元件，其中所述夹紧或者压接元件可围绕层合结构体100的一部分(包括但不限于层合结构体100的边缘部分)变紧。
如对于附着的胶粘剂手段所讨论的，层合结构体100可包括外部涂层26、28和/或隔离层34以防止层合结构体100在层合结构体100与紧固件之间的附着界面和/或在层合结构体100与所附着的部件之间的附着界面处的腐蚀。所述紧固件可为铝紧固件、镀锌(galvanized)紧固件、经涂覆的紧固件、或者以其它方式处理或者配置以防止层合结构体100在所述紧固件与所述层合结构体之间的附着界面处的腐蚀。在一个实例中，所附着的部件可为钢部件，其被放置成与层合结构体100接触和/或抵接层合结构体100，并且通过所述紧固件附着至层合结构体100。层合结构体100的隔离层34设置在层合结构体100的铝板12、14之一之间，其与所述钢结构体相邻以防止来自所述钢部件的离子迁移和/或防止层合结构体100的电化腐蚀。层合结构体100可包括一个或多个辅助层30、32，如本文中之前所讨论的那样，其可配置成防止在层合结构体100的与所述紧固件接触的暴露边缘处腐蚀性元素的进入，和防止污染物或者腐蚀性元素进入到胶粘剂芯16与铝层12、14之间的粘结界面之中。例如，层合结构体100的暴露边缘可为所述层合结构体的限定用于接收所述紧固件的开口的边缘，或者紧固件例如夹子或者压接元件可附着至的层合结构体100的暴露边缘例如由层合结构体100形成的部件的切开边缘或者外部边缘。
在另一实例中，层合结构体100和/或由其形成的部件可通过焊接、例如通过如下而附着至另外的部件或结构体：在层合结构体100与层合结构体100所附着至的该部件或结构体之间形成焊缝。在该实例中，层合结构体100可如图4中所示那样配置为导电层合结构体100。如本文中之前讨论的，导电层合结构体100包括包含导电填料颗粒16的芯层10和/或胶粘剂芯16，导电填料颗粒16是有一定形状的(shaped)、有一定尺寸的(sized)、和/或分散在胶粘剂芯16内以提供遍及胶粘剂芯16的导电路径。在一种优选实例中，待焊接至另外的部件或结构体的层合结构体100包括由其中分散有铝填料颗粒36的基于聚合物的胶粘剂制成的胶粘剂芯16。优选地，铝填料颗粒36是有一定形状的、有一定尺寸的并且分散在胶粘剂芯16中使得胶粘剂芯16具有与铝板12、14基本上相同的传导性，使得层合结构体100的电阻率是遍及其厚度基本上均匀的并且以防止在形成所述焊缝期间将胶粘剂芯16从层合结构体100逐出。如本实例中描述的层合结构体100适合于通过使用例如电阻点焊、冷金属过渡焊接(也称作冷金属熔焊)、三角镶条焊接(delta strip welding)(也称作连续带材焊接(continuous strip welding))等焊接至另外的部件或结构体而附着。
由此处的说明书和相关附图所提供的说明性实例是非限制性的。并且将理解，对于提供特征在于如层合结构体100和/或由其形成的部件的详述的应用和/或用途所要求的性质和/或特征的组合的层合结构体100而言，在引入金属板10、12的各种组合，芯层10的配置，胶粘剂芯16的各种配置，以及中间层22、24、辅助层30、32、外层26、28、隔离层34、和/或填料颗粒36的一种或多种的各种组合和/或配置的描述的范围内，存在层合结构体100的层的多种替代配置。层合结构体100配置用于的性质和/或特征的组合包括如下的一种或者多种的组合：NVH性质、阻尼、伸长率、拉伸强度、剪切强度、可成型性、剥离强度、腐蚀防护、热性质、和/或导电性。图1-4中所示的层合结构体100的实例配置以及通过CLF曲线44、46、48表示的层合结构体100的CLF行为是非限制性的，并且将理解，附图中所显示的各种层可以替代方式组合以提供附图中未示出，但是包括在本描述的范围内的层合结构体100的其它配置。
所述详细描述和图或者附图支持和描述本教导，但是本教导的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细地描述了用于实施本教导的最佳模式的一些和其它实施方式，但是对于实践所附权利要求中限定的本教导而言，存在多种替代设计和实施方式。

Claims (20)

1.层合结构体，其包括：
具有第一厚度的第一金属板；
具有第二厚度的第二金属板；
其中所述第一和第二金属板由基于铝的材料制成；
具有胶粘剂厚度的胶粘剂芯；
其中所述胶粘剂芯设置在所述第一和第二金属板之间并且粘结至所述第一和第二金属板；和
其中所述第一和第二厚度之和对所述胶粘剂厚度的比率大于八比一(8:1)。
2.权利要求1的层合结构体，其中所述层合结构体特征在于在25摄氏度-50摄氏度的温度范围内持续地大于0.1的在1,000赫兹下的复合损耗因子。
3.权利要求1的层合结构体，其中：
所述第一厚度在0.4mm-2.0mm的范围内；
所述第二厚度在0.4mm-2.0mm的范围内；和
所述胶粘剂厚度在0.013mm-0.076mm的范围内。
4.权利要求1的层合结构体，其中所述层合结构体的密度在2.56gm/cc-2.70gm/cc的范围内。
5.权利要求1的层合结构体，其中所述层合结构体特征在于如下之一：0.1或更大的n值和0.8或更大的r值。
6.权利要求1的层合结构体，其中所述层合结构体特征在于如下之一：至少1.75牛顿/毫米(N/mm)的如通过T-剥离度量的粘合强度、和至少2兆帕斯卡(MPa)的搭接剪切强度。
7.权利要求1的层合结构体，其进一步包括：
设置在所述第一和第二金属板之一的表面与所述胶粘剂层之间的中间层；
其中所述中间层钝化所述第一和第二金属板的所述之一的所述表面。
8.权利要求7的层合结构体，其进一步包括：
设置在所述中间层与所述胶粘剂芯之间的辅助层；
其中所述辅助层配置作为腐蚀防护层。
9.权利要求1的层合结构体，其进一步包括：
隔离层，所述隔离层粘结至所述第一和第二金属板之一使得所述隔离层形成所述层合结构体的外层。
10.权利要求1的层合结构体，其中所述金属板由5xxx系列铝合金和6xxx系列铝合金之一制成。
11.层合结构体，其包括：
第一金属板；
第二金属板；
其中所述第一和第二金属板由基于铝的材料制成；和
设置在所述第一和第二金属板之间并且粘结至所述第一和第二金属板的胶粘剂芯；
其中所述层合结构体特征在于在25摄氏度-50摄氏度的温度范围内持续地大于0.1的在1,000赫兹下的复合损耗因子。
12.权利要求11的层合结构体，其中所述胶粘剂芯由如下之一制成：酚醛改性的橡胶材料、基于丙烯酸类的材料、和基于聚酯的材料。
13.权利要求11的层合结构体，其中所述层合结构体特征在于在15摄氏度-70摄氏度的温度范围内持续地大于0.1的复合损耗因子。
14.权利要求11的层合结构体，其进一步包括：
具有第一厚度的所述第一金属板；
具有第二厚度的所述第二金属板；和
具有胶粘剂厚度的所述胶粘剂芯；
其中所述第一和第二厚度之和对所述胶粘剂厚度的比率大于八比一(8:1)。
15.层合结构体，其包括：
第一金属板；
第二金属板；
其中所述第一和第二金属板由基于铝的材料制成；
设置在所述第一和第二金属板之间并且粘结至所述第一和第二金属板的胶粘剂芯；
所述胶粘剂芯包括多个填料颗粒；
其中所述填料颗粒由导电材料制成并且布置在所述胶粘剂芯中使得所述多个填料颗粒限定所述第一和第二金属板之间的导电路径。
16.权利要求15的层合结构体，其中所述胶粘剂芯由基于聚酯的材料制成。
17.权利要求15的层合结构体，其中所述包括多个填料颗粒的胶粘剂芯、所述第一金属板、和所述第二金属板的每一个呈现出基本上相同的导电性。
18.权利要求15的层合结构体，其中导电材料为基于铝的材料。
19.权利要求15的层合结构体，其中所述多个填料颗粒特征在于在-400目和+500目的范围内的颗粒尺寸。
20.权利要求15的层合结构体，其进一步包括：
具有第一厚度的所述第一金属板；
具有第二厚度的所述第二金属板；和
具有胶粘剂厚度的所述胶粘剂芯；
其中所述第一和第二厚度之和对所述胶粘剂厚度的比率大于八比一(8:1)。
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