CN1746021A - 纤维增强金属层压复合材料及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种纤维增强金属层压复合材料，由钛合金薄板(1)和碳纤 维/环氧树脂复合材料交替组成，其中用碳纤维浸渍环氧树脂，经过排布机排布，制成碳纤维/环氧树脂无纬布(2)，将处理后的钛合金薄板与无纬布进行交替铺层，通过胶接、热压固化后，制成纤维增强金属层压复合材料。该复合材料具有加工工艺简便、成本低、高力学性能等特点。

Description

纤维增强金属层压复合材料及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种纤维复合材料及其制作方法，特别是金属层压纤维复合材料及其制作方法。
背景技术
目前，应用比较广泛的复合材料是碳纤维增强树脂基复合材料，通用的高强碳纤维T300/环氧树脂复合材料，它的实用力学性能仅相当于铝合金。为得到性能更高的复合材料，国外通常采用更高级的增强纤维，碳纤维T800、T1000、M50、M60J等等，其生产工艺复杂、纤维成本昂贵。
当代报道的纤维增强金属层压复合材料，所采用的纤维是有机纤维或玻璃纤维、金属是铝合金，虽其具有良好的耐疲劳性能和冲击性能，但力学性能并不突出。
发明目的
本发明的目的在于克服上述材料的缺点，提供高一种性能高、低密度、低成本的纤维增强金属层压复合材料。
发明方案
纤维增强金属层压复合材料的制作方法为：纤维增强金属层压复合材料由合金薄板和无纬布交替层压制成。将碳纤维浸渍环氧树脂，经排布机排布制成厚度为0.01-0.2mm的碳纤维/环氧树脂无纬布，合金薄板厚度为0.01-0.3mm，经机械处理后，使薄板表面粗糙，用有机溶剂将合金薄板脱脂，再用偶联剂进行表面处理，最后在薄板表面涂底胶。
纤维增强金属层压复合材料由合金薄板和无纬布组成。将准备好的合金薄板和无纬布在模具中交替铺层，胶接、热压、固化为板材，板材两表面为合金薄板。并可根据所需材料性能的要求对合金薄板与无纬布交替铺层比例进行调节。制成板材厚度为1-30mm，面积为1-3×106mm2。其中，合金为钛合金，厚度0.01-0.3mm，无纬布为碳纤维浸渍环氧树脂，厚度0.01-0.2mm。
纤维增强金属层压复合材料不仅可以制作成平板，还可以根据产品的需要，应用带有型面的模具对板材加工，制作成具有一定型面的制品。
通过试片测试，得到材料力学性能对比如下：
  序号   材料类型  拉伸强度σMPa  拉伸模量E GPa   密度g/cm3
 纵向   横向  纵向   横向
  1   铝合金  470   470  75   75   2.8
  2   钛合金  960   960  114   114   4.5
  3   T300/环氧  655   276  76   35   1.6
  4   Kvlar/铝  800   386  68   48   2.3
  5   T300/钛  1345   403  132   54   2.7
实验1：取上述复合材料作6mm厚的蒙皮，用其制作一悬臂梁，对悬臂梁进行静态强度试验，破坏载荷为51500N，最大位移量：135mm。
实验2：用T300/环氧树脂作一与实验1尺寸相同的蒙皮，也用其制作一与实验1结构、尺寸、骨架材料完全相同的悬臂梁，对悬臂梁进行静态强度试验，破坏载荷为27600N，最大位移量：256mm。
实验结果是本发明的复合材料蒙皮悬臂梁强度提高87％，刚度提高90％。
积极效果
该材料具有很高的力学性能，较低的密度，同时原材料易得、工艺简便、成本低廉。
下面结合附图及实施例对本发明做进一步地说明。
图1纤维增强金属层压复合材料结构示意图。
实施例
制作6mm厚的纤维增强金属层压复合材料蒙皮。先将每张厚度0.27mm、长1500mm、宽220～400mm共8张钛合金薄板1表面进行机械处理，使其表面变得粗糙，用丙酮对其进行脱脂，再用偶联剂进行表面处理，使其表面活化，最后在钛合金薄板1表面涂底胶；再将碳纤维浸渍环氧树脂，经排布机排布制成厚度为0.125mm的碳纤维/环氧树脂无纬布2，取七组无纬布2，每组由四张0.125mm的0°铺层的无纬布2组成，取一张处理好的钛合金薄板1，在其上铺一组无纬布2，再铺一张钛合金薄板1、再铺一组无纬布2，直到完成交替铺层，胶接，用热压机对材料进行热压固化，然后放入烘箱内进行后固化，最终制成厚度为6mm的纤维增强金属层压复合材料蒙皮。

Claims (5)

1.一种纤维增强金属层压复合材料的制作方法其特征在于纤维增强金属层压复合材料由合金薄板(1)和无纬布(2)交替层压制成。将碳纤维浸渍环氧树脂，经排布机排布制成厚度为0.01-0.2mm的碳纤维/环氧树脂无纬布(2)；合金薄板(1)厚度为0.01-0.3mm，经机械处理使薄板表面粗糙，用有机溶剂将合金薄板脱脂，再用偶联剂进行表面处理。
2.一种纤维增强金属层压复合材料由合金薄板(1)和无纬布(2)组成，其特征在于合金薄板(1)和无纬布(2)交替铺层，胶接、热压、固化为板材，板材两表面为合金薄板1。
3.根据权利要求1所述的一种纤维增强金属层压复合材料，其特征在于纤维增强金属层压复合材料中的合金板薄板(1)与无纬布(2)交替铺层，并根据所需材料性能的要求对合金薄板与无纬布比例进行调节，制成板材厚度为1-30mm，面积为1-3×106mm2。
4.根据权利要求1所述一种纤维增强金属层压复合材料，其特征在于合金薄板(1)为钛合金薄板，厚度0.01-0.3mm，无纬布(2)为碳纤维浸渍环氧树脂，厚度0.01-0.2mm。
5.根据权利要求1所述一种纤维增强金属层压复合材料，其特征在于成品不仅可以制作成板材，还可以根据产品的需要，应用带有型面的模具对板材加工，制作成具有一定型面的制品。
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