[發明專利]一種網狀結構增韌仿生復合材料結構件的制備方法

有效

• 申請號: 201611186323.X
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN108372690B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 徐嚴謹;侯紅亮;趙冰
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B32B15/02
• 分類號: B32B15/02;B32B15/14;B32B15/20;B32B9/00;B32B15/04;B32B9/04;B32B37/06;B32B37/10
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本發明涉及一種網狀結構增韌仿生復合材料及其結構件的制備方法，該仿生復合材料為層狀復合結構，該層狀復合結構由若干層疊層單元構成,疊層單元由金屬網布、鋁箔、碳纖維、鋁箔、金屬網布、鈦箔自上而下依次疊放構成；其結構件通過將金屬網布、鋁箔、碳纖維、鋁箔、金屬網布、鈦箔自上而下依金屬網布、鋁箔、碳纖維、鋁箔、金屬網布、鈦箔順序疊放后進行真空燒結后制得。

技術領域

本發明涉及一種網狀結構增韌仿生復合材料其結構件的制備方法，屬于復合材料技術領域。

背景技術

有關隨著航空、航天發動機性能的不斷提高，對高溫結構材料性能提出了更高的要求，發動機材料向著“更強、更剛、更耐熱和更輕”的方向發展。由于金屬間化合物基層狀復合材料具有獨特的疊層結構和特殊的失效形式，使其除了具有高強度、高模量、低密度的優異性能，還具有強大的吸收沖擊功的能力。因此，金屬間化合物基層狀復合材料除了用作高溫結構材料以外，國外發達國家已考慮將這種新型的結構材料用于航空、航天、武器裝備及地面軍用車輛的裝甲防護系統，并開展了相應的理論基礎和應用基礎研究。

金屬基復合材料以其良好的力學性能，引起了世界各國材料領域研究者的關注，它具有較高的比強度、比剛度、比模量等優異的性能，可以廣泛應用汽車以及航空航天等領域。目前應用較廣泛的是碳纖維增強鋁基復合材料，由于它密度小，導電、導熱性好，比模量高、比強度高，高溫尺寸穩定性和高溫強度好，在以航空航天為代表的眾多領域得到普遍的應用。鈦及鈦合金所具有的密度小、高比強度、耐高溫、耐腐蝕、無磁、透聲、抗沖擊振動等良好的綜合性能,為鈦及鈦合金在各個工業領域開辟了廣闊的應用前景。

箔材熱壓法是制備層狀結構材料的常用方法，但這種方法制備的材料界面結合力低，強度差。因此，提高材料的界面的結合強度尤為重要。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，提高Ti/Al/Cf層狀復合材料強度，本發明設計了一種網狀結構增韌仿生復合材料：將金屬網、Ti箔、Al箔、碳纖維按一定順序以層狀形式復合，這種材料結合了金屬網、鈦合金、纖維增強鋁基復合材料和層狀復合材料的優點，具有良好的綜合性能。同時，本發明創造性地提出采用金屬網將基體材料分割成規則小塊結構，一方面可以獲得類似磚混結構的仿生結構，另一方面可以使得脆性相分離，促使裂紋生長方向按照設定路線生長以最大程度上增強材料的斷裂韌性。

為實現發明的目的，本發明采用了如下技術方案：

一種網狀結構增韌仿生復合材料，所述仿生復合材料為層狀復合結構，該層狀復合結構由若干層疊層單元構成,疊層單元由金屬網布、鋁箔、碳纖維、鋁箔、金屬網布、鈦箔自上而下依次疊放構成。

在一個優選的技術方案中，所述金屬網布為強度較高的鈦網、鋯網、鈮網，其結構為金屬絲編織的網狀結構，或金屬板材加工的網狀結構。

在一個優選的技術方案中，所述鈦箔為常用鈦合金，鋁箔為常用鋁合金，所述鈦合金為TA1、TC4或TB6，所述鋁合金為工業純鋁、1235、或6061，所述碳纖維為高強、高模量的碳纖維布或高強碳化硅纖維布。

另外，本發明還提供了一種制備上述網狀結構增韌仿生復合材料結構件的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、金屬網布表面處理

步驟二、鈦箔與鋁箔的表面清洗

步驟三、碳纖維表面處理

步驟四、制備預制件

自上而下依金屬網布、鋁箔、碳纖維、鋁箔、金屬網布、鈦箔順序疊放金屬網布、鋁箔、碳纖維、鋁箔、金屬網布、鈦箔，制備出具有一定厚度的預制體，將預制體包套，使用鋼絲對其進行捆綁，制備出預制件。

步驟五、真空熱壓燒結：采用真空熱壓的方法燒結預制件，制備所述Ti/Al/Cf復合材料結構件。