[发明专利]一种用作飞机壁板的纤维铝锂合金层板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料，具体涉及纤维铝锂合金层板，尤其涉及一种用作飞机壁板的纤维铝锂合金层板及其制备方法。

背景技术

结构减重和提高飞机使用寿命是当前大型高性能商用客机研制的重点问题，因此，如何研制密度小和具有高损伤容限的材料有重要的意义。

飞机壁板是飞机的重要结构件之一，飞机壁板最早采用的金属材料为2024和7075铝合金，它们具有密度小，加工性能好且价格便宜的特点，但是，疲劳寿命较差和损伤容限性能较差。为克服所述铝合金的缺点，相继开发了适用于蒙皮的新材料。第一类是空客A350和庞巴迪系列飞机将采用的第三代铝锂合金（2198或2060），该系列的铝锂合金相对于铝合金（2024或7075），具有密度小、比强度高、比刚度高、损伤容限好，耐腐蚀等优点。采用用铝锂合金（2198或2060），可以使结构质量减轻15%，刚度提高30%，能显著降低飞行器的结构重量，增大飞行器的推重比，进而显著提高飞行器的载重性能和机动性能。第二类是采用树脂基复合材料，此类材料相对于铝合金材料，具有密度小，疲劳寿命高等优点，但是树脂基复合材料的抗冲击能力较差、加工性能较差且价格昂贵。第三类是采用铝合金薄板（2024或7075铝合金）和纤维复合材料预浸料制备的纤维铝合金层板。该层板同时具备树脂基复合材料和铝合金的优点，与传统的铝合金材料相比，结构减重达25%-30%，疲劳寿命提高10-20倍，已经在波音和空客的机型得到应用。因此，研究采用铝锂合金（2060或2198）替代上述纤铝合金纤维层板中的铝合金（2024或7075）以及进一步优化层板制备工艺，设计一种新型高强度高抗损伤容限的铝锂合金纤维层板，有着重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述不足之处，研究设计一种用作飞机壁板的优化的高强度高损伤容限的纤维铝锂合金层板以及制备方法。

本发明提供了一种用作飞机壁板的纤维铝锂合金层板，所述纤维铝锂合金层板由铝锂合金板-纤维预浸料-铝锂合金板（2/1结构，即2层铝锂合金板与1层纤维预浸料组成）相互交替铺层通过底胶粘合而成，或由铝锂合金板-纤维预浸料-铝锂合金板-纤维预浸料-铝锂合金板（3/2结构，即3层铝锂合金板与2层纤维预浸料组成）互交替铺层通过底胶粘合而成。

   本发明纤维铝锂合金层板所述铝锂合金板选自2198或2060铝锂合金板，厚度为0.2~0.5mm。

本发明纤维铝锂合金层板所述纤维预浸料由纤维和树脂基体组成，所述纤维选自碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维预浸料，优选玻璃纤维；树脂基体为环氧树脂。所述纤维在预浸料中的含量为40%-70%V/V。 可以通过市售购得。

所述纤维预浸料中的纤维为单层或双层，所述单层纤维的厚度为0.2~0.5mm。

所述双层纤维之间的方向为0°、45°或90°夹角。

     本发明的另一目的是提供了一种用作飞机壁板的纤维铝锂合金层板的制备方法，该方法包括下列步骤：

（一）铝锂合金板处理：

（1）铝锂合金板进行磷酸或硫酸阳极化处理：

所述铝锂合金板进行磷酸（H₃PO₄）阳极化处理：阳极化处理槽液中，磷酸质量百分数为100~160g/L，阳极化温度为15-35℃，阳极化直流电压为10-20V，阳极化时间为15-30min；或

所述铝锂合金板进行硫酸H₃SO4阳极化处理：阳极化处理槽液中，硫酸质量百分数为35~65g/L，阳极化温度为15-35℃，阳极化直流电压为10-20V，阳极化时间为15-30min；

（2）    铝锂合金板进行酸阳极化处理后，在水中冲洗5-10min，在50~70℃的烘箱中烘烤15min；

（3）经过阳极化处理的铝锂合金板的一侧表面均匀涂刷一层底胶，烘干；所述底胶为环氧树脂，底胶的使用量为100~300g/铝锂合金板m²，烘干温度为80~100℃，烘干时间为4~8小时；

（二）制备纤维铝锂合金层板

（1）将步骤（一）处理过的铝锂合金板与市售购得的的预浸料依次互相交替铺层，通过底胶环氧树脂粘合，制得纤维铝锂合金层板，保存于真空袋内（真空压差为0.095-0.100MPa，所述底胶的使用量为100~300g/纤维铝锂合金层板m²；