[发明专利]一种纤维-金属混杂复合层板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维‑金属混杂复合层板，它包括金属基层、树脂基复合材料层，以及位于所述金属基层与树脂基复合材料层之间的胶层；所述胶层主要由M层胶层基材和N层胶膜组成，其中M，N为整数，N≥1，N＞M≥0；本发明纤维‑金属混杂复合层板可用于汽车材料领域，可在模压成型过程中共固化成型，生产效率高；通过控制所添加纤维网格布及胶膜的层数即可控制纤维‑金属混杂层板的胶层厚度，从而优化纤维‑金属混杂复合材料的性能。

技术领域

本发明属于复合材料结构件生产领域，更具体地涉及一种纤维-金属混杂复合层板及其制备方法。

背景技术

混杂复合材料综合了传统纤维复合材料和金属材料的特点，具有高的比刚度和比强度，优良的疲劳性能以及高的损伤容限，较金属材料可实现显著的减重效果，是航空航天及汽车结构轻量化的重要发展方向。

混杂复合材料在汽车中的应用与其在飞机中具有不同的要求，其中一个主要方面就是制造成本，汽车结构件的制造成本要比飞机低得多。因此，汽车用纤维-金属混杂复合材料结构要相对简单，包含一层金属基板，一层整体或局部增强的树脂基复合材料以及可选的中间隔层。树脂基复合材料的成型工艺是混杂复合材料制造过程的关键步骤。为了探索短时间、低能耗的固化工艺，已有多个复合材料制造商开发了快速固化的复合材料预浸料，这种快速固化预浸料可通过模压成型工艺在几分钟内热压固化。而结合模压成型与胶接工艺，在快速固化预浸料模压成型的同时实现其与金属的胶接，即共固化成型工艺，可极大程度上缩短生产周期，降低汽车结构件的生产成本。

由于预浸料成型必须要有一定的压力，胶层在固化过程中被挤出，当前共固化成型工艺技术存在胶层厚度无法控制的问题。然而，胶层厚度对金属与树脂基复合材料间的界面结合强度具有重要影响，进而影响到纤维-金属混杂复合材料性能的发挥。为此，提供一种在保持共固化成型工艺简便、生产效率高的同时实现胶层厚度可控的制备方法具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种制备工艺简便、生产效率高、胶层厚度可控的纤维-金属混杂复合层板及其制备方法。

本发明的技术解决方案如下：一种纤维-金属混杂复合层板，它包括金属基层、树脂基复合材料层，以及位于所述金属基层与树脂基复合材料层之间的胶层。

作为优选，所述金属基层为铝合金板或合金钢板。

作为优选，所述树脂基复合材料层为单层或多层纤维预浸料层。

作为进一步优选，所述纤维预浸料层中的纤维增强体为玻璃纤维或碳纤维，基体树脂为环氧树脂。

所述胶层主要由M层胶层基材和N层胶膜组成，其中M，N为整数，N≥1，N＞M≥0。

作为优选，当M＞0时，所述胶层的组成结构为每层所述胶层基材夹在所述胶膜之间。

作为优选，N≥2，M=（N-1），所述胶层的组成结构为每层所述胶层基材夹在所述胶膜之间，由M层胶层基材和N层胶膜交替层叠而成。

作为优选，所述胶层基材为纤维网格布。

作为最优选，所述纤维网格布为尼龙纤维网格布。

本发明提供一种所述纤维-金属混杂复合层板的制备方法，包括以下步骤：

1）根据所需胶层厚度以及胶层基材、胶膜的厚度确定胶层基材层数M和胶膜层数N，其中M，N为整数，N≥1，N＞M≥0；

2）在金属基层上由底层至顶层按照一层胶膜一层胶层基材的先后铺贴顺序铺贴完所有胶层基材和胶膜，最后再铺贴树脂基复合材料层； 通过模压、加热固化制得所述纤维-金属混杂复合层板。

作为优化，胶膜的材料与所述树脂基复合材料层的树脂基材料相同。