專利名稱：一種新型復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型復(fù)合材料裝置。
背景技術(shù)：
為了保護(hù)人類地球家園，節(jié)能環(huán)保降低碳排放量，降低生產(chǎn)成本，科學(xué)有效地利用資源，將 現(xiàn)有的機(jī)動(dòng)車輛、船舶、飛機(jī)和工程機(jī)械設(shè)備及建筑輕重型結(jié)構(gòu)等都有減輕自重渴望需求。 在設(shè)計(jì)制造時(shí)均要周密考慮；在不影響設(shè)備、建筑物使用性能的基礎(chǔ)上，盡量提高性能降低 成本，減輕結(jié)構(gòu)材料和填充材料的自身重量。以此為原則，減少制造成本，降低運(yùn)行能耗，獲 取最大效益。但是，必須滿足設(shè)備整體堅(jiān)固性、適用性及耐久性。現(xiàn)用金屬制造的機(jī)動(dòng)車輛、 船舶、飛機(jī)及工程機(jī)械設(shè)備的制造工藝流程繁雜、耗費(fèi)能源多，材料損耗多，制造成設(shè)備、工 具及裝置沉重。尤其需要運(yùn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車輛、船舶、飛機(jī)和工程機(jī)械等因自身沉重，需要增加 消耗大量燃料和電力為代價(jià)來換取設(shè)備、裝置運(yùn)行功能。所消耗的燃料和其它能源用于服 務(wù)于裝置功能只占總量的百分之幾，目前消耗燃料較多的當(dāng)屬車輛、船舶、鐵路車輛。以原 95馬力一臺(tái)載重5噸解放牌汽車為例，有89馬力耗費(fèi)在車輛自身重量，僅有6馬力才用到 驅(qū)動(dòng)半軸上。由此看來，如果想減輕機(jī)械設(shè)備總體重量，不僅需要在總體結(jié)構(gòu)材料和填充材 料上進(jìn)行技術(shù)革命，更需要把每個(gè)零部件減輕。只有減輕設(shè)備、裝置的總體重量，就能使設(shè) 備、裝置運(yùn)行耗費(fèi)的燃料和其它能源等降低，目的以消耗很小的能源為代價(jià)，獲取更大的利 益和效率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種碳纖維復(fù)合材料制造的新型結(jié)構(gòu)性和填充材料，本發(fā)明的碳纖維 復(fù)合材料規(guī)格、形狀、重量及工業(yè)化水平均與傳統(tǒng)的純金屬相比均有明顯的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。主要 的工藝路線是；采用碳纖維作為增強(qiáng)材料與樹脂、金屬、橡膠材料復(fù)合。將樹脂在常溫下與 碳纖維的網(wǎng)狀、布狀、及短切纖維定性，將金屬材料熔化后與碳纖維的網(wǎng)狀、布狀、及短切纖 維在特殊氣體的保護(hù)下進(jìn)行復(fù)合，或?qū)⑻祭w維制成預(yù)浸料與金屬復(fù)合，經(jīng)模具加溫壓模固 化成型，或者將金屬熔化在液態(tài)時(shí)保證無氧環(huán)境下進(jìn)行澆鑄，再進(jìn)行焙燒，然后送進(jìn)負(fù)壓容 器中進(jìn)行浸質(zhì)，反復(fù)需要數(shù)個(gè)過程，致使整體結(jié)構(gòu)材料體積密度均達(dá)到1. 8左右，滿足設(shè)備 整體性能、結(jié)構(gòu)及功能的質(zhì)量要求，最后達(dá)到國家相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的各種規(guī)格的系列新 型結(jié)構(gòu)性和填充材料。系列新型結(jié)構(gòu)性和填充材料其優(yōu)點(diǎn)是，比重是金屬材料的四分之一， 其強(qiáng)度是8 10倍，彈性模量是4 6倍。由傳統(tǒng)的焊接工藝改變?yōu)閴耗せ蜃⑺芤淮纬?型。減少數(shù)道工藝環(huán)節(jié)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，避免電焊弧光對(duì)操作人員的傷害，節(jié)省勞動(dòng)力60% 以上。就一臺(tái)55噸的載重汽車而言，年運(yùn)輸200天，行駛10萬公里機(jī)算，就可以減低運(yùn)輸 成本4萬元以上，提高運(yùn)輸能力3萬噸。本發(fā)明的原理是本發(fā)明根據(jù)新材料碳纖維其具有的功能和所掌握復(fù)合材料先進(jìn) 的工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)機(jī)動(dòng)車輛、船舶、飛機(jī)和工程機(jī)械設(shè)備具體技術(shù)要求，采用模具等 方式復(fù)合成型，改變傳統(tǒng)工藝技術(shù)流程，其發(fā)揮碳纖維材料高強(qiáng)度、高模量、高耐溫、耐磨、 耐腐蝕、易成形、易加工等，工藝流程簡單、減少諸多工藝環(huán)節(jié)，制造周期時(shí)間短，適應(yīng)工業(yè) 化生產(chǎn)、降低制造成本，由碳纖維與工程塑料、金屬、陶瓷等進(jìn)行復(fù)合，其主要工藝根據(jù)傳動(dòng)軸的技術(shù)要求，采用碳纖維短絲壓膜注塑，或者將金屬熔化在液態(tài)下保證無氧環(huán)境下進(jìn) 行澆鑄、或?qū)⒔n后的碳纖維材料與金屬材料復(fù)合，為了解決預(yù)浸料與金屬板粘接間層強(qiáng) 度問題，將金屬材料的另一面制造成特殊容易結(jié)合、粘接牢固形狀。與全金屬的結(jié)構(gòu)性和填 充材料相比節(jié)省諸多工藝環(huán)節(jié)。提高材料利用率與利潤空間及節(jié)能環(huán)保，提高車船和機(jī)械 效率等絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。此項(xiàng)技術(shù)不但具有更高的技術(shù)地位，其次有著廣泛的社會(huì)效益和豐厚的 經(jīng)濟(jì)效益降低機(jī)械設(shè)備重量是非常客觀的。在衛(wèi)星和導(dǎo)彈的重量就顯得更加重要，衛(wèi)星和 導(dǎo)彈在設(shè)計(jì)制造時(shí)均要求每一個(gè)部件都要力爭以毫克減輕重量，在1枚導(dǎo)彈的總體重量能 減少1公斤重，就可以多射程16公里。在一枚衛(wèi)星的重量減少1公斤就可以節(jié)約燃料費(fèi)10 萬元以上。如果將車船、機(jī)械、工程設(shè)備和建筑用的輕重鋼結(jié)構(gòu)材料等采用新型復(fù)合材料， 突顯出材料的優(yōu)越性能；金屬材料比重7. 85以上與碳纖維復(fù)合材料比重1. 8相比，對(duì)節(jié)約 能源、有效的利用能源，提高裝備技術(shù)各個(gè)行業(yè)技術(shù)水平與經(jīng)濟(jì)效益上檔次、不僅有廣闊的 運(yùn)用空間，而且對(duì)節(jié)能環(huán)保及其上規(guī)模等均有十分重要意義。碳纖維復(fù)合材料制造的機(jī)動(dòng) 車、船舶、飛機(jī)和工程機(jī)械以優(yōu)異性能，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，加快運(yùn)行速度，僅此材料的改變 對(duì)節(jié)能環(huán)保與經(jīng)濟(jì)價(jià)值的作用就是非?？陀^的技術(shù)進(jìn)步。因此，我們發(fā)明制造采用碳纖維 復(fù)合材料機(jī)動(dòng)車、船舶、飛機(jī)和工程機(jī)械機(jī)、船舶及風(fēng)扇葉片、機(jī)械設(shè)備、魚雷動(dòng)力鏟等裝備 帶來新的革命。本發(fā)明的適用范圍是本發(fā)明適用于各種機(jī)動(dòng)車輛(大小型貨車廂(包括自卸車)、 大小型客車廂、特殊罐車、混凝土澆灌車輸送管道、車縫、駕駛樓、機(jī)器蓋、輪轂、車架、結(jié)構(gòu)、 車門等)，船舶和游艇(填充材料、結(jié)構(gòu)材料、門窗結(jié)構(gòu)材料)，飛機(jī)(填充材料、結(jié)構(gòu)材料、 門窗結(jié)構(gòu)材料)和工程設(shè)備制造所需要的結(jié)構(gòu)材料及填充材料，建筑材料(輕重剛建筑結(jié) 構(gòu)材料、填充材料)。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明不僅給普通工業(yè)材料技術(shù)帶來更新?lián)Q代的發(fā)展，更重 要的給航空航天、海洋船舶工業(yè)機(jī)械制造業(yè)將帶來機(jī)遇和優(yōu)越的發(fā)展空間?？扇嫣岣邍?家機(jī)械裝備制造業(yè)技術(shù)水平的全面提升。根據(jù)新型復(fù)合材料其具有的功能和掌握復(fù)合材 料的先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)所需要的機(jī)動(dòng)車、船舶、飛機(jī)機(jī)械設(shè)備及風(fēng)扇葉片技術(shù)參數(shù)及具 體要求，采用模具方式，減少傳統(tǒng)繁雜的工藝技術(shù)，其發(fā)揮新型復(fù)合材料自身優(yōu)勢(shì)；耐溫、耐 磨、質(zhì)輕、堅(jiān)固、易成形、加工工藝流程簡單，減少諸多工藝環(huán)節(jié)，制造周期時(shí)間短，適應(yīng)產(chǎn)業(yè) 化能力強(qiáng)，降低制造成本等優(yōu)點(diǎn)，不僅材料本身應(yīng)用廣泛，其經(jīng)濟(jì)效益也非?？捎^，而且具 有節(jié)能環(huán)保等廣泛的社會(huì)效益。
圖1-9是本發(fā)明的立體示意簡圖具體實(shí)施方式
在圖1 :1_7碳纖維布預(yù)浸材料金屬合成材料所示的一種新型復(fù)合 材料。1金屬材料，2碳纖維布預(yù)浸材料，3特制單面有形狀金屬材料板。4由1-3有序復(fù)合 成一體即成。5是碳纖維布預(yù)浸材料，6是特制單面有形狀金屬材料板，7由5-6有序復(fù)合成 一體即成。在圖2:1-7短切碳纖維預(yù)制料與金屬、橡膠合成材料所示的立體示意簡圖中。1 金屬材料，2短切碳纖維預(yù)浸材料，3特制單面有形狀金屬材料板。4由1-3有序復(fù)合成一體 即成。5是短切碳纖維預(yù)浸材料，6是特制單面有形狀金屬材料板，7由5-6有序復(fù)合成一體 即成。在圖3:1-3碳纖維布與高溫熔化金屬澆灌合成材料所示的立體示意簡圖中。1是碳纖維布，2是待熔化金屬，3是由1-2合成材料。在圖4:1-4短切碳纖維首先制成2蜂窩狀 材料，再用1-3板型材在2蜂窩狀材料進(jìn)行雙面復(fù)合碳纖維預(yù)浸材料所示的立體示意簡圖 中。在圖5 1-5短切碳纖維蜂窩狀材料單面復(fù)合碳纖維預(yù)浸材料所示的立體示意簡圖中， 單面金屬合成材料，1是碳纖維預(yù)浸材料，2是碳纖維蜂窩預(yù)浸材料，3是碳纖維預(yù)浸材料，4 是特紙單面有形橡膠板材，5是1-4有序合成的復(fù)合材料。在圖6 :1_4用于車輛領(lǐng)域所示 的立體示意簡圖中，在圖7 1-4用于工程機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域所示的立體示意簡圖中，在圖8 1-3 用于建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域所示的立體示意簡圖中，在圖9 1-2用于高速列車和飛機(jī)結(jié)構(gòu)及填充領(lǐng) 域所示的立體示意簡圖中。本發(fā)明的規(guī)格形狀與傳統(tǒng)的基本相似，只是在材料和制造工藝 上所有較大的改進(jìn)，是采用碳纖維作為增強(qiáng)材料與樹脂、金屬材料復(fù)合采用現(xiàn)代工藝技術(shù) 制造而成，是將樹脂、金屬材料采用壓型、固定、抽真空、加壓、高溫熔化后與碳纖維的網(wǎng)狀、 布狀、及短切絲在特殊氣體的保護(hù)下進(jìn)行復(fù)合，經(jīng)模具加溫壓模固化成型，也可采用碳纖維 長絲纏繞或短絲壓模注塑，再進(jìn)行焙燒，然后送進(jìn)負(fù)高壓容器中進(jìn)行浸質(zhì)，反復(fù)需要數(shù)個(gè)過 程，致使整體結(jié)構(gòu)材料體積密度均達(dá)到1. 8以上。然后進(jìn)行氣象物理沉積致密，最后進(jìn)行表 面處理，根據(jù)不同產(chǎn)品，采用不同工藝來滿足設(shè)備整體性能、結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求，最后達(dá)到國 家現(xiàn)有的相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。在此基礎(chǔ)上逐步完善制定新產(chǎn)品、新工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
本發(fā)明適用于各種機(jī)動(dòng)車輛(大小型貨車廂(包括自卸車)、大小型客車廂、特殊罐車、混凝土澆灌車輸送管道、車縫、駕駛樓、機(jī)器蓋、輪轂、車架、結(jié)構(gòu)、車門等，均能做到壓膜、纏繞、焊接等方式一次成型)，船舶和游艇(填充材料、結(jié)構(gòu)材料、門窗結(jié)構(gòu)材料)，飛機(jī)(填充材料、結(jié)構(gòu)材料、門窗結(jié)構(gòu)材料)和工程設(shè)備制造所需要的結(jié)構(gòu)材料及填充材料，建筑材料(輕重剛建筑結(jié)構(gòu)材料、填充材料)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型復(fù)合材料，本發(fā)明的新型復(fù)合材料規(guī)格、形狀、重量及工業(yè)化水平均與傳統(tǒng)的純金屬相比均有明顯絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。主要的工藝路線是；采用碳纖維作為增強(qiáng)材料與樹脂、金屬、橡膠材料復(fù)合。將樹脂在常溫下與碳纖維的網(wǎng)狀、布狀、及短切纖維定性，將金屬材料熔化后與碳纖維的網(wǎng)狀、布狀、及短切纖維在特殊氣體的保護(hù)下進(jìn)行復(fù)合致密，致使整體結(jié)構(gòu)材料體積密度均達(dá)到1.8左右，滿足設(shè)備性能功能質(zhì)量要求，使系列新型結(jié)構(gòu)性和填充材料其優(yōu)點(diǎn)是，比重是金屬材料的四分之一，其強(qiáng)度是8～10倍，彈性模量是4～6倍，節(jié)省勞動(dòng)力60％以上。就一臺(tái)55噸的載重汽車而言，年運(yùn)輸200天，行駛10萬公里計(jì)算，就可以減低運(yùn)輸成本4萬元以上，提高運(yùn)輸能力3萬噸。
文檔編號(hào)B32B15/14GK101898437SQ2010101819
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者肖忠淵 申請(qǐng)人:肖忠淵