[发明专利]一种提高金属/CFRP复合材料构件抗拉强度的制备方法

说明书

本发明公开了一种提高金属/碳纤维复合材料构件抗拉强度的制备方法及应用。通过激光打标机在金属材料表面进行激光表面处理，形成微柱状阵列，改性金属材料表面，获得改性金属材料；提供一种无肉眼可见气泡的碳纤维层；将碳纤维层铺放于改性金属材料表面，进行加热加压固化处理，得到金属/碳纤维复合材料构件；在本发明中，所述碳纤维层包括T700碳纤维增强体和FRD‑YQ5‑01S快速固化的环氧树脂。本发明将金属材料与碳纤维两种异种材料结合到一起，在保证复合材料的强度、韧性的同时降低了材料的重量。由实施例结果显示，按照本发明的制备方法获得的金属与碳纤维复合材料与常规的金属材料相比重量减少了30％，冲击性能提高了4倍。

技术领域

本发明涉及一种提高金属/CFRP复合材料构件抗拉强度的制备方法及应用，属于复合材料技术领域。

背景技术

汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整体质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。随着“节能环保”越来越成为了广泛关注的话题，轻量化也广泛应用到普通汽车领域，在提高操控性的同时还能有出色的节油表现，汽车的油耗主要取决于发动机的排量和汽车的总质量，汽车的轻量化在保持汽车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下，降低汽车自身重量还能够提高输出功率、降低噪声、减少废气排放量、提升安全性。

为了实现汽车的轻量化，现有技术中公开了多种具有一定强度和韧性的轻量化材料。专利CN108943548 A公开了一种碳纤维复合材料制造工艺，经碳纤维复合材料制造工艺获得了一种碳纤维复合材料，碳纤维复合材料虽然比强度和比模量较高，但韧性较差，碰撞吸能能力较低，单纯的碳纤维材料难以满足汽车行业对碰撞的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高金属/CFRP复合材料构件抗拉强度的制备方法和应用，本发明提供的金属与碳纤维复合材料强度高、质量轻，应用于汽车制造中在保持汽车安全性能的前提下能够减轻汽车的整体质量。而且本发明提供的制备方法简单易操作。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种金属与碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将金属浸泡于丙酮中，在70℃的超声波清洗仪中清洗30min，用于去除表面灰尘，再使用激光打标机在金属材料表面进行激光表面处理，获得改性金属材料；

提供碳纤维层，所述碳纤维层中无肉眼可见气泡；

将步骤(2)中所述碳纤维层铺放于步骤(1)中所述改性金属材料改性面，进行加热加压固化处理，得到金属/碳纤维复合材料构件；

步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制；

所述步骤(2)中碳纤维层包括T700碳纤维增强体和FRD-YQ5-01S快速固化的环氧树脂。

优选的，所述激光打标机为RC1064-F150激光打标机；

优选的，所述碳纤维为12K单向碳纤维。

优选的，所述表面改性处理前还包括：将所述金属材料进行热处理。

优选的，步骤(1)中所述金属材料包括硼钢、铝合金或420钢材。

优选的，步骤(2)中所述碳纤维层由碳纤维预浸料手糊而成，在手糊过程中，需反复压实赶出气泡以保证碳纤维布之间紧密贴合。

优选的，步骤(2)中所述碳纤维层的层数为4～8层。

优选的，所述加热加压固化处理的温度为100～150℃，时间为20min～40min，压力为25～35t。