[发明专利]金属板和聚合物的层压板

说明书

技术领域

本发明涉及一种层压板，该层压板由金属板和结合到金属板上的纤维加强聚合物层构成。本发明还包括将这种层压板用作飞机或航天器的部件的加强板的应用。

背景技术

由包括至少一个金属板和结合到其上的至少一个纤维加强聚合物层的层压板(以下简称金属层压板、纤维金属层压板或层压板)制成的模制品越来越多地用于各行各业中，例如运输业，例如用于汽车、火车、飞机和航天器。这样的层压板例如可以用于飞机的机翼蒙皮板、机身蒙皮板和机尾蒙皮板和/或其它蒙皮板，并且通常确保飞机部件具有改进的抗疲劳性。

已知的纤维金属层压板是在1978年到1990年之间的时期开发的，并且用商标名称和在市场上销售。已知的纤维金属层压板由很多相对较薄的(通常0.2mm到0.4mm厚)铝板构成，这些铝板之间有用芳族聚酰胺纤维()或高强度玻璃纤维()加强的聚合物粘合层。这意味着粘合层中的纤维体积含量相对较高，对于，纤维体积含量的值通常为大约50体积％，对于，纤维体积含量的值通常为大约60体积％。纤维金属层压板通常显示出良好的抗裂纹增长性能。因此，当经受交变载荷时出现在金属板中的疲劳裂纹不会继续快速地增长，而是会减小裂纹增长速度。根据现有知识，这是因为纤维加强聚合物层(特别是其中的纤维)跨越裂纹并且至少部分地吸收了造成裂纹增长的力而导致的。

尽管已知的纤维层压板用作例如飞机的机身蒙皮板和机翼蒙皮板时显示出良好的疲劳性能，但生产成本相对较高。这归因于许多因素。通常的模制品，特别是飞机机翼蒙皮板，可以具有达几厘米的总厚度。这意味着通常需要数十或甚至一百个不同的层来由纤维层压板构造模制品。此外，用在纤维层压板中的薄金属板必须极度地轧制延展，以得到良好的疲劳性能所需的低厚度。金属板和纤维加强聚合物层在它们的成分和厚度方面也必须满足严格的公差。另外，在已知的纤维层压板中，所有金属板必须被处理，以便它们有效地结合到纤维加强聚合物层。因此，各金属板例如必须阳极化处理并涂底。最后，为了由已知纤维层压板生产模制品，所有层被放置在模具上。结构需要的层数越多，生产模制产品耗时越多并因此越昂贵。

上述很多问题可以通过在已知的纤维金属层压板中使用更厚的金属板而解决。然而，如果在这些金属板中出现裂纹，则更大的负荷将不可避免地传递到跨越裂纹的纤维加强聚合物层。尽管已知的纤维加强聚合物层在已知的纤维层压板中有效地执行跨越裂纹的功能，但是如果金属板显著更厚，纤维加强聚合物层会导致开裂的金属板和相邻的纤维加强聚合物层之间的分层区域过大。

发明内容

本发明的目的是提供一种在技术领域部分中提到的层压板，该层压板可用于更有效地满足航空和航天工业的高要求，并且还可以成本有效地生产。根据本发明的层压板的特征如权利要求1所述。已经令人惊讶地发现，如果层压板包括至少一个厚度为至少1mm的厚金属板，并且如果该厚金属板通过至少一个纤维体积含量至多为45体积％的纤维加强聚合物层而结合到层压板的剩余部分，则分层抗性会显著增大。因此，层压板表现出非常充足的抗疲劳性，并且比已知层压板的生产更简单、更便宜。通过独立权利要求中描述的措施，就可在纤维金属层压板中使用比迄今为止的实例中更厚的金属板。通过在根据本发明的层压板中使用更厚的金属板，在纤维浸渍时出现缺陷的机会更大。这是由于这些金属板的高弯曲刚度造成的，从而导致例如当层压板在高压釜中固化时这些金属板在层压板的纤维加强聚合物层中产生压降，而这又妨碍了包含在其中的纤维的浸渍。使用至少一个具有减小的纤维体积含量的纤维加强聚合物层的另一优点在于，在纤维加强聚合物层中出现浸渍不充分的纤维的风险更低。尽管根据本发明的层压板包括一个或多个具有减小的纤维体积含量的纤维加强聚合物层，层压板仍具有很好的机械性能。