一種纖維金屬層合板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于纖維金屬層合結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種纖維金屬 層合板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鉛合金材料具有較低密度和較高的強度和抗沖擊性能，并且具有良好的可加工性 成本也較為低廉。因此自從二十世紀Η十年代初就被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。然而鉛 合金材料具有一些局限性例如較低的疲勞壽命和抗腐蝕性能限制了其進一步的應(yīng)用價值。 而二十世紀四五十年代發(fā)明的玻璃纖維和碳纖維復(fù)合材料具有很高的比強度和比剛度，并 且具有良好的疲勞特性和耐腐蝕性，然而送種層疊復(fù)合材料面外橫向強度和抗沖擊性能較 差，并且層間結(jié)合面容易產(chǎn)生脫層。為了同時克服鉛合金材料和纖維復(fù)合材料存在的一些 缺點，在二十世紀走十年代末，由荷蘭代爾夫特理工大學(xué)研制出了金屬材料與纖維復(fù)合的 纖維金屬層合板材料，即纖維金屬層合板。
[0003] 纖維金屬層合板是一類新型的混雜增強結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，國際上統(tǒng)稱為 FML (Fiber-Metal Laminate)層合板，其典型代表是鉛合金-芳絕纖維疊層復(fù)合材 料層合板，國際上稱為ARA化(ARAamid-ALuminum Laminate)，W及鉛合金-玻璃 纖維疊層復(fù)合材料層合板，國際上稱為GLARE (GLAss-Reinforce aluminum)。參 考文獻（Vo邑elesan邑，L. , Development of a New Hybrid Material(ARALL)for AircraftStructure, Ind. ling. Qiem. Prod. Res. Dev. , 1983, pp. 492-496)和美國發(fā)明專利 扣S5039571，US5547735和US5219629)都詳細研究了 FML疊層復(fù)合材料層合板的制備方法， 力學(xué)性能及優(yōu)點和潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。目前，GLARE已大面積地應(yīng)用在A380飛機的上機身殼 體結(jié)構(gòu)上，是A380飛機材料技術(shù)的一個顯著的創(chuàng)新點。
[0004] 纖維金屬層合板結(jié)合了金屬與纖維復(fù)合材料的優(yōu)點，并克服了其大部分的缺點， 是一種在航空航天、軍事、汽車等高科技領(lǐng)域有巨大應(yīng)用前景的結(jié)構(gòu)材料。
[0005] 雖然纖維金屬層合板具有一系列優(yōu)異的性能，但是其金屬層與預(yù)浸纖維布之間的 結(jié)合力較弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中的纖維金屬層合板內(nèi)金屬層與預(yù) 浸纖維布之間的結(jié)合力弱的問題，提供一種纖維金屬層合板。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[0008] 提供一種纖維金屬層合板，包括層疊的金屬層和預(yù)浸纖維布；其中，所述金屬層和 預(yù)浸纖維布之間還具有嵌入顆粒，所述嵌入顆粒同時嵌入所述金屬層和預(yù)浸纖維布內(nèi)。
[0009] 同時，本發(fā)明還提供了上述纖維金屬層合板的制備方法，包括如下步驟：
[0010] S1、在金屬層表面形成烙覆層；所述烙覆層內(nèi)包括粘結(jié)顆粒和嵌入顆粒；所述粘 結(jié)顆粒材質(zhì)與所述金屬層材質(zhì)相同；
[0011] S2、采用激光照射金屬層表面的烙覆層，將所述粘結(jié)顆粒融化，得到表面嵌入有嵌 入顆粒的金屬層；
[0012] S3、將預(yù)浸處理后的纖維布與所述表面嵌入有嵌入顆粒的金屬層層疊，使嵌入顆 粒位于金屬層和纖維布之間；
[0013] S4、對層疊后的金屬層和纖維布進行熱壓處理，使纖維布和金屬層結(jié)合為一體，得 到所述纖維金屬層合板。
[0014] 本發(fā)明提供的纖維金屬層合板中，金屬層表面嵌入有顆粒，同時，該嵌入顆粒嵌入 纖維布中，嵌入顆?？衫喂痰膶⒗w維層扣合于金屬層表面，大大提高了纖維布與金屬層之 間的結(jié)合強度。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明實施例4提供的纖維金屬層合板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2是圖1中A處局部放大圖。
[0017] 說明書附圖中的附圖標記如下：
[0018] 1、金屬層；2、預(yù)浸纖維布；3、嵌入顆粒。
【具體實施方式】
[0019] 為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，W下結(jié)合 附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用 W解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020] 本發(fā)明提供的一種纖維金屬層合板包括層疊的金屬層和預(yù)浸纖維布；其中，所述 金屬層和預(yù)浸纖維布之間還具有嵌入顆粒，所述嵌入顆粒同時嵌入所述金屬層和預(yù)浸纖維 布內(nèi)。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，上述金屬層的具體材質(zhì)和結(jié)構(gòu)可采用現(xiàn)有的各種，例如，所述金屬層 選自鉛合金、鎮(zhèn)合金、鐵合金、銅、鐵中的一種。本發(fā)明中，優(yōu)選采用常規(guī)的鉛合金板。對于 上述金屬層的厚度，本發(fā)明中沒有特殊限制，具體可W在較大范圍內(nèi)變動，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可根據(jù)實際情況進行調(diào)整，優(yōu)選情況下，所述金屬層的厚度為0. 1-lOmm。
[0022] 本發(fā)明中，不同于現(xiàn)有的，上述金屬層表面嵌入有嵌入顆粒。并且該嵌入顆粒僅部 分嵌入金屬層內(nèi)，仍有部分凸出于上述金屬層表面至外。
[0023] 對于上述嵌入顆粒，其平均粒徑可在較大范圍內(nèi)變動，例如所述嵌入顆粒的平均 粒徑可W為1-1000 μ m。為更好的提高纖維金屬層合板內(nèi)金屬層和預(yù)浸纖維布之間的結(jié)合 力，優(yōu)選情況下，所述嵌入顆粒的平均粒徑為100-1000 μ m。
[0024] 對于上述嵌入顆粒的具體材質(zhì)，本發(fā)明中沒有特殊限制，可采用常規(guī)的各種無機 顆粒，優(yōu)選采用耐高溫的無機顆粒，例如具體可采用石英砂、玻璃粉、陶瓷粉中的一種或多 種。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，相對于所述金屬層表面的面積，所述嵌入顆粒的含量為1-lOgg/cm2。
[0026] 本發(fā)明中，預(yù)浸纖維布為本領(lǐng)域所公知的，其具體包括纖維布及附著于所述纖維 布上的樹脂。本發(fā)明對上述預(yù)浸纖維布及其組成沒有特殊限制，例如，所述纖維布選自玻璃 纖維布、碳纖維布、芳絕纖維布中的一種或多種。所述樹脂選自環(huán)氧樹脂、聚醜亞胺、聚苯硫 離、聚對苯二甲酸了二醇醋中的一種或多種。
[0027] 優(yōu)選情況下，所述預(yù)浸纖維布的厚度為0.0 l-lOmm。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，上述纖維金屬層合板可W包括多層結(jié)構(gòu)，例如，可W為包括預(yù)浸纖維 布和兩個所述金屬層的Η層結(jié)構(gòu)；所述預(yù)浸纖維布位于所述兩個所述金屬層之間；所述兩 個金屬層和纖維布之間均具有所述嵌入顆粒?；蛘?，纖維金屬層合板還可W為包括兩個預(yù) 浸纖維布和Η個所述金屬層的五層結(jié)構(gòu)?？蒞理解的，此時，預(yù)浸纖維布和金屬層依次層 畳，最外層為兩層金屬層。
[0029] 在上述結(jié)構(gòu)下，嵌入顆粒部分嵌入于金屬層內(nèi)，部分嵌入于預(yù)浸纖維布內(nèi)。嵌入顆 粒將金屬層和預(yù)浸纖維布相互扣合，大大提高預(yù)浸纖維布和金屬層之間的結(jié)合力。
[0030] 同時，本發(fā)明還提供了上述纖維金屬層合板的制備方法，包括如下步驟：
[0031] S1、在金屬層表面形成烙覆層；所述烙覆層內(nèi)包括粘結(jié)顆粒和嵌入顆粒；所述粘 結(jié)顆粒材質(zhì)與所述金屬層材質(zhì)相同；
[0032] S2、采用激光照射金屬層表面的烙覆層，得到表面嵌入有嵌入顆粒的金屬層；
[0033] S3、將預(yù)浸處理后的纖維布與所述表面嵌入有嵌入顆粒的金屬層層疊，使嵌入顆 粒位于金屬層和纖維布之間；
[0034] S4、對層疊后的金屬層和纖維布進行熱壓處理，將粘結(jié)樹脂固化，使纖維布和金屬 層結(jié)合為一體，得到所述纖維金屬層合板。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明，首先需提供一金屬層。如前所述，對于上述金屬層，可采用現(xiàn)有的常 規(guī)金屬層，例如其材質(zhì)可選自鉛合