[發明專利]一種復合材料的拉壓平衡復合結構及其制造方法

在審

• 申請號: 202011329005.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112644102A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 田智立;張濤;魏洪峰;李卓達;夏雅男;劉雷波;井文奇;杜逸飛
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B7/12;B32B33/00;B32B3/30;B32B37/00;B32B37/06;B32B37/10;B32B37/12;B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 李文濤

本發明公開一種復合材料的拉壓平衡復合結構及其制造方法，屬于復合材料應用與制造技術領域，本結構包括若干碳纖維復合材料層和若干高熵合金膜層，碳纖維復合材料層和高熵合金層交替鋪層，二者之間通過韌性膠層進行粘接；高熵合金層上均勻分布多個開孔，韌性膠透過開孔將高熵合金層上下方的兩個碳纖維復合材料層進行粘接。本方法是通過碳纖維復合材料層采用碳纖維預浸料進行鋪層成型；高熵合金層通過真空熔煉和磁控濺射制得；高熵合金層與碳纖維復合材料層之間通過韌性膠進行粘接，再通過模壓共固化或者熱壓罐共固化工藝熱壓成型。本發明能夠提高復合結構的抗壓模量和強度，使得復合結構具有拉壓平衡的性能特點。

技術領域

本發明屬于復合材料應用與制造技術領域，特別涉及一種復合材料的拉壓平衡復合結構及其制造方法。

背景技術

與傳統金屬材料比，碳纖維復合材料具有高的比模量、高比強度等特點，可在滿足結構性能要求的同時最大限度的減輕結構重量。然而，由于復合材料的各向異性以及拉伸和壓縮不平衡、壓縮模量和壓縮強度較低等特點，使得結構設計受限，不能發揮材料和結構的極限承載能力。

所以，要如何解決抗碳纖維復合材料結構拉伸性能大于壓縮性能而使得結構使用受限等問題，保證抗碳纖維復合材料的拉壓平衡性能，不因“木桶理論”而使得結構設計和使用受限，即為相關業者所亟待研發的問題所在。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合材料的拉壓平衡復合結構及其制造方法，能夠提高復合結構的抗壓模量和強度，使得復合結構具有拉壓平衡的性能特點。

為達到上述目的，本發明采用的解決方案是：

一種復合材料的拉壓平衡復合結構，包括若干碳纖維復合材料層和若干高熵合金膜層，碳纖維復合材料層和高熵合金層交替鋪層，二者之間通過韌性膠層進行粘接；高熵合金層上均勻分布多個開孔，韌性膠透過開孔將高熵合金層上下方的兩個碳纖維復合材料層進行粘接。

優選地，高熵合金層的開孔包括圓形孔、橢圓形孔、多邊形孔。

優選地，高熵合金層的開孔面積應不大于其總面積的50％。

優選地，碳纖維復合材料選用高強中模級碳纖維，包括T300、T700、T800、T1100等，或者選用高強高模級碳纖維，包括M40J、M55J等。

優選地，碳纖維復合材料的樹脂體系選用中溫環氧樹脂、高溫環氧樹脂、雙馬樹脂、氰基樹脂、聚酰亞胺等。

優選地，高熵合金熔點低于碳纖維復合材料的樹脂體系固化溫度，二者溫度差不低于10℃。

優選地，高熵合金采用預定的壓縮模量和強度的合金體系。

優選地，韌性膠選用J-47、J-271、J-188等。

一種復合材料的拉壓平衡復合結構的制造方法，包括以下步驟：

碳纖維復合材料層采用碳纖維預浸料進行鋪層成型；

高熵合金層通過真空熔煉和磁控濺射制得，其中磁控濺射過程是直接在碳纖維復合材料層表面進行，高熵合金層表面的開孔是在磁控濺射過程中直接形成；

在高熵合金膜表面涂覆或鋪覆韌性膠層，高熵合金層作為插層與碳纖維復合材料層共同鋪層，高熵合金層與碳纖維復合材料層之間通過韌性膠進行粘接；

碳纖維復合材料層和高熵合金層通過熱壓成型，得到復合材料的拉壓平衡復合結構。

優選地，碳纖維復合材料層和高熵合金層通過模壓共固化或者熱壓罐共固化工藝熱壓成型。