一种纤维金属层合板及其制备方法

文档序号:9918445阅读:973来源:国知局
一种纤维金属层合板及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于纤维金属层合结构复合材料制造技术领域,尤其是涉及一种纤维金属 层合板及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 铅合金材料具有较低密度和较高的强度和抗冲击性能,并且具有良好的可加工性 成本也较为低廉。因此自从二十世纪Η十年代初就被广泛应用于航空航天领域。然而铅 合金材料具有一些局限性例如较低的疲劳寿命和抗腐蚀性能限制了其进一步的应用价值。 而二十世纪四五十年代发明的玻璃纤维和碳纤维复合材料具有很高的比强度和比刚度,并 且具有良好的疲劳特性和耐腐蚀性,然而送种层叠复合材料面外横向强度和抗冲击性能较 差,并且层间结合面容易产生脱层。为了同时克服铅合金材料和纤维复合材料存在的一些 缺点,在二十世纪走十年代末,由荷兰代尔夫特理工大学研制出了金属材料与纤维复合的 纤维金属层合板材料,即纤维金属层合板。
[0003] 纤维金属层合板是一类新型的混杂增强结构复合材料,国际上统称为 FML (Fiber-Metal Laminate)层合板,其典型代表是铅合金-芳绝纤维叠层复合材 料层合板,国际上称为ARA化(ARAamid-ALuminum Laminate),W及铅合金-玻璃 纤维叠层复合材料层合板,国际上称为GLARE (GLAss-Reinforce aluminum)。参 考文献(Vo邑elesan邑,L. , Development of a New Hybrid Material(ARALL)for AircraftStructure, Ind. ling. Qiem. Prod. Res. Dev. , 1983, pp. 492-496)和美国发明专利 扣S5039571,US5547735和US5219629)都详细研究了 FML叠层复合材料层合板的制备方法, 力学性能及优点和潜在的应用领域。目前,GLARE已大面积地应用在A380飞机的上机身壳 体结构上,是A380飞机材料技术的一个显著的创新点。
[0004] 纤维金属层合板结合了金属与纤维复合材料的优点,并克服了其大部分的缺点, 是一种在航空航天、军事、汽车等高科技领域有巨大应用前景的结构材料。
[0005] 虽然纤维金属层合板具有一系列优异的性能,但是其金属层与预浸纤维布之间的 结合力较弱。

【发明内容】

[0006] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的纤维金属层合板内金属层与预 浸纤维布之间的结合力弱的问题,提供一种纤维金属层合板。
[0007] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
[0008] 提供一种纤维金属层合板,包括层叠的金属层和预浸纤维布;其中,所述金属层和 预浸纤维布之间还具有嵌入颗粒,所述嵌入颗粒同时嵌入所述金属层和预浸纤维布内。
[0009] 同时,本发明还提供了上述纤维金属层合板的制备方法,包括如下步骤:
[0010] S1、在金属层表面形成烙覆层;所述烙覆层内包括粘结颗粒和嵌入颗粒;所述粘 结颗粒材质与所述金属层材质相同;
[0011] S2、采用激光照射金属层表面的烙覆层,将所述粘结颗粒融化,得到表面嵌入有嵌 入颗粒的金属层;
[0012] S3、将预浸处理后的纤维布与所述表面嵌入有嵌入颗粒的金属层层叠,使嵌入颗 粒位于金属层和纤维布之间;
[0013] S4、对层叠后的金属层和纤维布进行热压处理,使纤维布和金属层结合为一体,得 到所述纤维金属层合板。
[0014] 本发明提供的纤维金属层合板中,金属层表面嵌入有颗粒,同时,该嵌入颗粒嵌入 纤维布中,嵌入颗粒可牢固的将纤维层扣合于金属层表面,大大提高了纤维布与金属层之 间的结合强度。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明实施例4提供的纤维金属层合板的剖面结构示意图;
[0016] 图2是图1中A处局部放大图。
[0017] 说明书附图中的附图标记如下:
[0018] 1、金属层;2、预浸纤维布;3、嵌入颗粒。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,W下结合 附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用 W解释本发明,并不用于限定本发明。
[0020] 本发明提供的一种纤维金属层合板包括层叠的金属层和预浸纤维布;其中,所述 金属层和预浸纤维布之间还具有嵌入颗粒,所述嵌入颗粒同时嵌入所述金属层和预浸纤维 布内。
[0021] 根据本发明,上述金属层的具体材质和结构可采用现有的各种,例如,所述金属层 选自铅合金、镇合金、铁合金、铜、铁中的一种。本发明中,优选采用常规的铅合金板。对于 上述金属层的厚度,本发明中没有特殊限制,具体可W在较大范围内变动,本领域技术人员 可根据实际情况进行调整,优选情况下,所述金属层的厚度为0. 1-lOmm。
[0022] 本发明中,不同于现有的,上述金属层表面嵌入有嵌入颗粒。并且该嵌入颗粒仅部 分嵌入金属层内,仍有部分凸出于上述金属层表面至外。
[0023] 对于上述嵌入颗粒,其平均粒径可在较大范围内变动,例如所述嵌入颗粒的平均 粒径可W为1-1000 μ m。为更好的提高纤维金属层合板内金属层和预浸纤维布之间的结合 力,优选情况下,所述嵌入颗粒的平均粒径为100-1000 μ m。
[0024] 对于上述嵌入颗粒的具体材质,本发明中没有特殊限制,可采用常规的各种无机 颗粒,优选采用耐高温的无机颗粒,例如具体可采用石英砂、玻璃粉、陶瓷粉中的一种或多 种。
[0025] 根据本发明,相对于所述金属层表面的面积,所述嵌入颗粒的含量为1-lOgg/cm2。
[0026] 本发明中,预浸纤维布为本领域所公知的,其具体包括纤维布及附着于所述纤维 布上的树脂。本发明对上述预浸纤维布及其组成没有特殊限制,例如,所述纤维布选自玻璃 纤维布、碳纤维布、芳绝纤维布中的一种或多种。所述树脂选自环氧树脂、聚醜亚胺、聚苯硫 離、聚对苯二甲酸了二醇醋中的一种或多种。
[0027] 优选情况下,所述预浸纤维布的厚度为0.0 l-lOmm。
[0028] 根据本发明,上述纤维金属层合板可W包括多层结构,例如,可W为包括预浸纤维 布和两个所述金属层的Η层结构;所述预浸纤维布位于所述两个所述金属层之间;所述两 个金属层和纤维布之间均具有所述嵌入颗粒。或者,纤维金属层合板还可W为包括两个预 浸纤维布和Η个所述金属层的五层结构。可W理解的,此时,预浸纤维布和金属层依次层 畳,最外层为两层金属层。
[0029] 在上述结构下,嵌入颗粒部分嵌入于金属层内,部分嵌入于预浸纤维布内。嵌入颗 粒将金属层和预浸纤维布相互扣合,大大提高预浸纤维布和金属层之间的结合力。
[0030] 同时,本发明还提供了上述纤维金属层合板的制备方法,包括如下步骤:
[0031] S1、在金属层表面形成烙覆层;所述烙覆层内包括粘结颗粒和嵌入颗粒;所述粘 结颗粒材质与所述金属层材质相同;
[0032] S2、采用激光照射金属层表面的烙覆层,得到表面嵌入有嵌入颗粒的金属层;
[0033] S3、将预浸处理后的纤维布与所述表面嵌入有嵌入颗粒的金属层层叠,使嵌入颗 粒位于金属层和纤维布之间;
[0034] S4、对层叠后的金属层和纤维布进行热压处理,将粘结树脂固化,使纤维布和金属 层结合为一体,得到所述纤维金属层合板。
[0035] 根据本发明,首先需提供一金属层。如前所述,对于上述金属层,可采用现有的常 规金属层,例如其材质可选自铅合
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