[发明专利]一种纤维增强的金属材料复合板

说明书

一种纤维增强的金属材料复合板，属于复合材料技术领域。复合板包括金属薄板、纤维增强复合材料预浸布和胶膜，金属薄板的数量为≥2层，且复合板上表面及下表面均为金属薄板；纤维增强复合材料预浸布数量为≥1层；金属薄板和纤维增强复合材料预浸布之间设有胶膜。优点在于，复合板既弥补了金属材料的强度、刚度不足，又增强了纤维复合材料抗冲击性能，最终使复合板材不仅具有了高的比刚度及比强度，还具有优良的疲劳性能及损伤容限性能，同时将纤维增强复合材料夹在金属薄板之间，避免了其与空气等高氧介质接触引起的老化等现象。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种纤维增强的金属材料复合板。尤其涉及一种应用于汽车轻量化领域的纤维增强金属轻质复合板及其制备方法。

背景技术

先进纤维增强树脂基复合材料由于具有高比强度、高比模量、低密度等优异性能，得到越来越广泛的应用。其中常用的先进增强纤维包括碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维等，各纤维均具有高强度、低密度等共性特点，但各自又存在其特殊性，比如碳纤维强度最高，但其属于导电材料，用于结构补强时，必须考虑电化学腐蚀对整体结构的影响，同时其成本最高，应用范围受到限制，但近年来随着碳纤维制备行业的蓬勃发展，碳纤维价格也呈逐年下降趋势，其应用短板逐渐消失，未来必定会得到广泛应用；芳纶纤维强度介于碳纤维与玻璃纤维之间，不导电，无需考虑电化学腐蚀的影响，且其抗剪切强度高，可用于防弹等要求高冲击性能的领域，但其耐热性能较差，且易吸湿，影响了其使用范围；玄武岩纤维既耐高温又耐低温，属于极好的绝热材料，但其密度较其他纤维较高一些；玻璃纤维强度虽不高，但其造价最低，可用于强度要求较低、成本控制相对严格的领域。与传统金属材料相比，纤维增强树脂基复合材料仍存在抗冲击性能差、成本高、延展性差等缺点。

金属材料历经几千年的发展，特别是钢铁材料，冶炼及加工工艺相对成熟，各品种强度基本已达到最高级别，继续向上突破已十分困难，且金属材料密度相对较高，在很多领域已不是轻量化的第一选择。近年来，虽有镁、铝、锂等轻型合金的出现，但在航空航天、汽车等轻量化领域，金属材料的应用比例已越来越低。但金属材料具有纤维增强树脂基复合材料所不具备的高塑性及广大的传统加工工业基础等优势。

为克服纤维增强树脂基复合材料及金属材料各自的缺点，集中发挥两种材料

的优势，探索先进纤维增强金属材料技术，具有重大意义。传统的汽车用钢板由于轻量化原因，逐步向着高强度轻薄化方向发展，但这就导致由于过度减薄而引起的刚度不足、回弹过大现象。而直接采用传统的汽车用纤维复合材料，虽会改善这种现象，但又存在着由光照、高低温、酸碱性等引起的老化现象，以致于一直未能大规模应用。

综上所述，汽车轻量化领域迫切需求一种既能解决汽车用钢板因轻量化减薄带来的刚度不足，又能解决汽车用纤维增强树脂基复合材料因光照、高低温、酸碱性引起老化现象的一种材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维增强的金属材料复合板，解决了目前轻量化领域所存在的汽车用钢板因减薄带来的刚度不足及汽车用纤维增强树脂基复合材料老化的问题。同时还能匹配现有的汽车涂装生产线及生产工艺。

一种纤维增强的金属材料复合板，包括金属薄板1、纤维增强复合材料预浸布2和胶膜3，金属薄板1的数量为≥2层，且复合板上表面及下表面均为金属薄板1；纤维增强复合材料预浸布2数量为≥1层；金属薄板1和纤维增强复合材料预浸布2之间设有胶膜3。

所述金属薄板1厚度为0.2mm～2mm的钢板、铝合金板、镁合金板或钛合金等金属板材的一种。

所述纤维增强复合材料预浸布2中的纤维增强体为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维中的一种。

所述胶膜3为环氧树脂类胶。

上述复合板的制备方法，具体步骤及参数如下：