專利名稱：纖維增強金屬層壓復合材料及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維復合材料及其制作方法，特別是金屬層壓纖維復合材料及其制作方法。
背景技術(shù)：
目前，應(yīng)用比較廣泛的復合材料是碳纖維增強樹脂基復合材料，通用的高強碳纖維T300/環(huán)氧樹脂復合材料，它的實用力學性能僅相當于鋁合金。為得到性能更高的復合材料，國外通常采用更高級的增強纖維，碳纖維T800、T1000、M50、M60J等等，其生產(chǎn)工藝復雜、纖維成本昂貴。
當代報道的纖維增強金屬層壓復合材料，所采用的纖維是有機纖維或玻璃纖維、金屬是鋁合金，雖其具有良好的耐疲勞性能和沖擊性能，但力學性能并不突出。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于克服上述材料的缺點，提供高一種性能高、低密度、低成本的纖維增強金屬層壓復合材料。
發(fā)明方案纖維增強金屬層壓復合材料的制作方法為纖維增強金屬層壓復合材料由合金薄板和無緯布交替層壓制成。將碳纖維浸漬環(huán)氧樹脂，經(jīng)排布機排布制成厚度為0.01-0.2mm的碳纖維/環(huán)氧樹脂無緯布，合金薄板厚度為0.01-0.3mm，經(jīng)機械處理后，使薄板表面粗糙，用有機溶劑將合金薄板脫脂，再用偶聯(lián)劑進行表面處理，最后在薄板表面涂底膠。
纖維增強金屬層壓復合材料由合金薄板和無緯布組成。將準備好的合金薄板和無緯布在模具中交替鋪層，膠接、熱壓、固化為板材，板材兩表面為合金薄板。并可根據(jù)所需材料性能的要求對合金薄板與無緯布交替鋪層比例進行調(diào)節(jié)。制成板材厚度為1-30mm，面積為1-3×106mm2。其中，合金為鈦合金，厚度0.01-0.3mm，無緯布為碳纖維浸漬環(huán)氧樹脂，厚度0.01-0.2mm。
纖維增強金屬層壓復合材料不僅可以制作成平板，還可以根據(jù)產(chǎn)品的需要，應(yīng)用帶有型面的模具對板材加工，制作成具有一定型面的制品。
通過試片測試，得到材料力學性能對比如下

實驗1取上述復合材料作6mm厚的蒙皮，用其制作一懸臂梁，對懸臂梁進行靜態(tài)強度試驗，破壞載荷為51500N，最大位移量135mm。
實驗2用T300/環(huán)氧樹脂作一與實驗1尺寸相同的蒙皮，也用其制作一與實驗1結(jié)構(gòu)、尺寸、骨架材料完全相同的懸臂梁，對懸臂梁進行靜態(tài)強度試驗，破壞載荷為27600N，最大位移量256mm。
實驗結(jié)果是本發(fā)明的復合材料蒙皮懸臂梁強度提高87％，剛度提高90％。
積極效果該材料具有很高的力學性能，較低的密度，同時原材料易得、工藝簡便、成本低廉。
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步地說明。


圖1纖維增強金屬層壓復合材料結(jié)構(gòu)示意圖。
實施例制作6mm厚的纖維增強金屬層壓復合材料蒙皮。先將每張厚度0.27mm、長1500mm、寬220～400mm共8張鈦合金薄板1表面進行機械處理，使其表面變得粗糙，用丙酮對其進行脫脂，再用偶聯(lián)劑進行表面處理，使其表面活化，最后在鈦合金薄板1表面涂底膠；再將碳纖維浸漬環(huán)氧樹脂，經(jīng)排布機排布制成厚度為0.125mm的碳纖維/環(huán)氧樹脂無緯布2，取七組無緯布2，每組由四張0.125mm的0°鋪層的無緯布2組成，取一張?zhí)幚砗玫拟伜辖鸨“?，在其上鋪一組無緯布2，再鋪一張鈦合金薄板1、再鋪一組無緯布2，直到完成交替鋪層，膠接，用熱壓機對材料進行熱壓固化，然后放入烘箱內(nèi)進行后固化，最終制成厚度為6mm的纖維增強金屬層壓復合材料蒙皮。
權(quán)利要求
1.一種纖維增強金屬層壓復合材料的制作方法其特征在于纖維增強金屬層壓復合材料由合金薄板(1)和無緯布(2)交替層壓制成。將碳纖維浸漬環(huán)氧樹脂，經(jīng)排布機排布制成厚度為0.01-0.2mm的碳纖維/環(huán)氧樹脂無緯布(2)；合金薄板(1)厚度為0.01-0.3mm，經(jīng)機械處理使薄板表面粗糙，用有機溶劑將合金薄板脫脂，再用偶聯(lián)劑進行表面處理。
2.一種纖維增強金屬層壓復合材料由合金薄板(1)和無緯布(2)組成，其特征在于合金薄板(1)和無緯布(2)交替鋪層，膠接、熱壓、固化為板材，板材兩表面為合金薄板1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強金屬層壓復合材料，其特征在于纖維增強金屬層壓復合材料中的合金板薄板(1)與無緯布(2)交替鋪層，并根據(jù)所需材料性能的要求對合金薄板與無緯布比例進行調(diào)節(jié)，制成板材厚度為1-30mm，面積為1-3×106mm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種纖維增強金屬層壓復合材料，其特征在于合金薄板(1)為鈦合金薄板，厚度0.01-0.3mm，無緯布(2)為碳纖維浸漬環(huán)氧樹脂，厚度0.01-0.2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種纖維增強金屬層壓復合材料，其特征在于成品不僅可以制作成板材，還可以根據(jù)產(chǎn)品的需要，應(yīng)用帶有型面的模具對板材加工，制作成具有一定型面的制品。
全文摘要
一種纖維增強金屬層壓復合材料，由鈦合金薄板(1)和碳纖 維/環(huán)氧樹脂復合材料交替組成，其中用碳纖維浸漬環(huán)氧樹脂，經(jīng)過排布機排布，制成碳纖維/環(huán)氧樹脂無緯布(2)，將處理后的鈦合金薄板與無緯布進行交替鋪層，通過膠接、熱壓固化后，制成纖維增強金屬層壓復合材料。該復合材料具有加工工藝簡便、成本低、高力學性能等特點。
文檔編號B32B15/14GK1746021SQ200410074
公開日2006年3月15日 申請日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者楊鴻昌 申請人:航天特種材料及應(yīng)用研究所