[发明专利]一种快速制备镁基纤维金属层板的粉末层压工艺方法

说明书

本发明公开一种快速制备镁基纤维金属层板的粉末层压工艺方法，将镁合金板、热塑性树脂粉末、无碱玻璃纤维平纹编织布按顺序叠层堆垛放入热压模具中，将模具压实后放入电加热空气循环箱式炉中加热固化制备出FMLs，极大地降低了制备成本。该制备工艺不必预先制备出玻璃纤维预浸料，采用热塑性树脂粉末作为粘结剂，树脂加热后变为粘流态能很好地浸润经过表面处理的纤维布并均匀的分布在表面处理后的金属表面，空冷后形成纤维金属层板。本发明所用材料简单易得，操作性强，极大地简化了纤维金属层板的制备工艺，降低了纤维金属层板的生产成本，必将极大地促进纤维金属层板的商业化应用。

技术领域

本发明属于金属基复合材料领域，具体涉及一种快速制备镁基纤维金属层板的热压工艺方法。

背景技术

纤维金属层板是金属、纤维增强树脂按照一定的堆垛顺序叠加而成的混杂复合材料，它包含了纤维树脂与金属的优点，纤维增强树脂的韧性以及金属的延展性，并且具有良好的冲击性能，疲劳抗性以及损伤容限。与传统金属材料相比具有更高的比强度，并且由于其裂纹搭桥机制具有更好的阻碍疲劳裂纹快速生长的性能，广泛应用在航空航天领域。ARALL（芳纶纤维铝合金板）机翼板具有更长的使用寿命，约为铝金属机翼板使用寿命的3倍，并且相对传统的铝合金设计机翼减重约33%。ARALL板替代铝合金生产的C17运输机的货舱门，节省了大约20%的重量。GLARE（玻璃纤维铝层合板）应用在空客A380飞机上部蒙皮，减重了大约794KG的总重量。GLARE还应用在垂直/水平机翼的边缘上，CARAL（碳纤维铝合金板）应用在冲击能量吸收方面例如直升机支架以及飞行器座椅。纤维金属层板虽然有很大的应用优势与价值但其昂贵的生产成本限制了其应用。

传统商用FMLs多为热固性纤维增强环氧树脂预浸料与金属板在热压器下热压制备，为了提高预浸料的粘结性能，在预浸料与金属预压成型后一起放入真空密封袋中在一定温度与压力下热压成型。预浸料树脂一般为环氧树脂，在真空袋中热压成型是为了在固化过程中减少气泡的产生。这种制备方法尽管可以获得较高质量的FMLs，但生产的产品尺寸较小、工艺复杂且生产成本较高。FMLs的质量受温度压力影响较大。为确保热固性树脂完全固化导致较长的生产周期以及复杂工艺导致的昂贵的生产成本是制备热固性FMLs最大的缺点，并且固化过程中对温度压力的依赖性导致其产品质量产生波动。热固性树脂FMLs的不可循环利用难于修理，以及热固性树脂本身的脆性，热分解等限制了传统热固性FMLs应用。为了克服热固性基FMLs的缺点，研究人员成功制备出热塑性树脂基纤维金属层板，热塑性基FMLs与热固性树脂基FMLs相比缩短了生产工艺流程，易于加工，耐化学腐蚀，可修理可循环利用，以及较强的层间断裂韧性，更好的冲击性能。