[發明專利]形成復合接合部的方法

有效

• 申請號: 201310285532.X
• 申請日: 2009-04-02
• 公開（公告）號: CN103465528A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 恩佐·科森蒂諾
• 申請（專利權）人: 空中客車英國有限公司
• 主分類號: B32B5/28
• 分類號: B32B5/28;B32B37/12
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;王小東

本發明是申請號為200980113311.6（PCT/GB2009/050330）、申請日為2009年4月2日、發明名稱為“具有自修復層的復合層壓件”的中國發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種復合層壓結構，以及一種在一對復合結構之間形成接合部的方法。

背景技術

圖1a示出了第一結構40和第二結構41之間的結合接合部。由于疲勞負載，裂紋將傳播并且沿不能被預先確定的路徑傳播。可以識別三種不同的情況。

·裂紋43b穿過第二結構41傳播，并與結合線42平行（圖1b）。這將使得第二結構41完全失效，該第二結構41將停止其與第一結構40的協作。通常該情況不是致命的。如果利用自動防故障裝置的設計原理，則第二結構41的失效將不會產生結構完全失效，該結構仍能夠承受外部負載。

·裂紋43c朝第二結構41的外表面傳播并消失（圖1c）。該情況可致使第二結構41完全失效或者部分降低其性能。在這兩種情況下，由于第一結構40保持不變，因此這不會使整個結構完全致命地失效。

·裂紋43d朝第二結構41的內表面傳播，然后穿過第一結構40（圖1d）。該情況不能被接受，因為其導致第一結構40致命地失效，因此必須被避免。

將裂紋限制在確定范圍內的能力將簡化認證活動，提高信用水平，改進備用系數和最終整體重量，并且最終提高安全性。

在J.R.Soc.Interface（2007）4,363-371(doi:10.1098/rsif.2006.0194)的R.S.Trask、G.J.Williams、I.P.Bond的“使用中空玻璃纖維的先進復合結構的仿生自修復”中描述了多種自修復結構。描述了一種16層的玻璃纖維層壓件，其中，自修復絲被引到四個損壞的關鍵層界面。還描述了一種16層的碳纖維層壓件，其中修復玻璃纖維（HGF）位于層內的兩個界面處，在層壓之前直接卷繞在未固化的碳纖維增強塑料（CFRP）層上。根據Trask等人的研究，作為離散層的HGF的結合被視為不適用于CFRP層壓件，因為其實際上產生混合的玻璃碳層壓件，并且導致它們的優良機械性能大為降低。

發明內容

本發明的第一方面提供一種復合結構，該復合結構包括：第一疊置件，該第一疊置件包括多層復合材料和至少一層自修復材料，所述自修復材料層包括多個容納部，該多個容納部均容納可固化修復液；以及第二疊置件，該第二疊置件包括多層復合材料，所述第一疊置件和第二疊置件在結合線處接合在一起。

本發明的另一方面提供一種形成復合接合部的方法，該方法包括：組裝第一疊置件，該第一疊置件包括多層復合材料和至少一層自修復材料，所述自修復材料層包括多個容納部，該多個容納部均容納可固化修復液；組裝第二疊置件，該第二疊置件包括多層復合材料；以及在組裝所述第一疊置件和第二疊置件之后將二者在結合線處結合在一起。

本發明的再一方面提供一種使本發明的第一方面中所述的復合結構中的裂紋偏轉的方法，所述裂紋產生于所述結合線或第二疊置件中，該方法包括使所述自修復層中的所述容納部中的至少一些斷裂，使得所述可固化修復液從所述斷裂的容納部流出并固化，由此使所述裂紋偏轉。

通過將自修復材料層放置在疊置件的其中一個（優選較靠近于結合線）中，所述自修復材料層可以阻止裂紋在第一疊置件與第二疊置件之間傳播。優選地，第一疊置件的整體強度大于第二疊置件的整體強度。

典型地，所述第一疊置件包括按一定疊置順序布置的N個層，所述N個層包括：第一層，該第一層位于所述疊置順序的與所述結合線相鄰的一端處；以及第N層，該第N層位于所述疊置順序的遠離所述結合線的另一端處，其中，所述自修復材料層較靠近所述結合線定位，使得其在所述疊置順序中的位置小于N/2。

典型地，所述自修復材料層是所述疊置順序中的第一層、第二層、第三層或第四層。優選地，所述自修復材料層不是所述疊置順序中的第一層。

可以通過粘合劑層將所述疊置件結合在一起。在該情況下，所述結合線的厚度等于所述粘合劑層的厚度。可選地，所述疊置件可以通過將它們共同固化而結合在一起。在該情況下，所述結合線的厚度為零。

本發明的又一方面提供一種復合層壓結構，該復合層壓結構包括：多層復合材料的疊置件，每層復合材料均包括嵌入在基體內的多個增強纖維；以及一層或更多層自修復材料，該自修復材料嵌入在所述多層復合材料的疊置件內，每層自修復材料均包括多個容納部，每個容納部均容納可固化修復液，其中，所述疊置件的總厚度為T2，所述自修復材料層的總厚度為T1，其中，比例T1/T2小于0.1。