一种铝合金纤维层板结构件的成形方法及其层板结构件技术

本发明专利技术涉及一种用于铝合金纤维层板结构件的成形方法，该成形方法包括如下步骤：预处理，铝合金薄板进行预成形；前处理，对于待加工的铝合金薄板进行磷酸阳极化处理；入模，把铝合金薄板放入模具中；铝合金纤维交替铺贴，按照上下交替铺贴铝合金薄板和纤维的顺序依次铺贴铝合金薄板和纤维，形成铝合金纤维板层结构；固化成形，密封抽真空，然后加压升温和保温，使得铝合金纤维层板结构固化成形；脱模，得到最终的铝合金纤维层板结构件。此成形方法具有成本低、步骤简单、易于工业化生产的优点。本发明专利技术还涉及一种由此成形方法获得的铝合金纤维层板结构件，具有高强度和高抗损伤容限，使用寿命较长，比重较轻的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铝合金纤维层板结构件的成形方法及采用此成形方法获得的层板结构件，尤其是用作飞机变曲率前缘和机身壁板的铝合金纤维层板结构件成形方法及采用此成形方法获得的铝合金纤维层板结构。
技术介绍
铝合金纤维层板结构件(也称为纤维铝合金层板结构件)，包括铝合金薄板与预浸后的纤维，铝合金薄板和纤维上下交替层压并在一定工艺条件下固化而成。铝合金纤维层板结构件既有铝合金材料较高的比强度、比刚度以及良好的塑性、断裂性能、抗冲击性能等优点，又保留了纤维增强材料良好的耐疲劳性能，并且密度比铝合金还要小10%以上，因此在航天航空领域有重要的应用潜力。此外，铝合金纤维层板结构件还具有良好的隔音和吸收噪声的能力，因此该材料在汽车领域也有重要的应用价值。国外对于铝合金纤维层板结构件的制备和加工技术已有了广泛的研究，并实现铝合金纤维层板结构件在航空航天上的应用。目前铝合金纤维层板结构件主要采用先制备铝合金纤维层板，然后通过滚弯或拉形的方法制备铝合金纤维层板结构件，通常为采用滚弯方法加工单曲率的铝合金纤维结构件;采用拉形方法加工双曲率铝合金纤维层板结构件，但由于铝合金纤维层板的纤维的破坏应变小于4%，采用拉伸成形工艺时，纤维极易断裂，同时由于树脂和铝合金之间的变形不协调，所以在拉形时极易出现分层缺陷，因此拉形在加工变曲率铝合金纤维结构件时成品率极低，且加工出铝合金纤维层板结构件内部存在较大的拉应力，因此如何加工高质量变曲率形状铝合金纤维层板结构件是该领域的一个研究重点，如专利技术专利CN103861932提出了一种热塑性玻璃铝合金纤维层板的成形装置和方法。该方法具有生产效率高，适合大批量生产铝合金纤维层板结构件，但该方法也有其本身的局限性，主要表现在:该方法仅适用于采用热塑性复合材料制备的铝合金纤维层板结构件，而目前在航空、航天以及汽车领域广泛使用的都属于采用热固性复合材料制备的铝合金纤维层板，从而导致该方法的适用性受到很大的局限性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种铝合金纤维层板结构的成形件方法，此成形方法具有成本较低、步骤简单、易于工业化生产的优点。本专利技术还提供一种采用此成形方法获得的铝合金纤维层板结构件，此铝合金纤维层板结构件具有高强度和高抗损伤容限，使用寿命较长，同时其比重较轻，能够显著降低结构重量，特别适用于航天、航空以及汽车领域。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于铝合金纤维层板结构件的成形方法，该成形方法包括如下步骤:预成形，对铝合金薄板进行预成形；前处理，对于待加工的所述铝合金薄板进行磷酸阳极化处理；入模，把所述铝合金薄板放入模具中，所述模具为阴模或阳模，所述模具能够与真空袋形成密闭空间；铝合金纤维交替铺贴，按照上下交替铺贴所述铝合金薄板和纤维的顺序依次铺贴所述铝合金薄板和所述纤维，形成铝合金纤维板层结构；固化成形，用所述真空袋将铺贴好的所述铝合金纤维层板结构密封好并抽真空，然后加压升温和保温，使得所述铝合金纤维层板结构固化成形；脱模，当固化成形完成后并冷却到室温，移去所述真空袋，并得到最终的铝合金纤维层板结构件。较优选地，所述预成形使得预成形后的所属铝合金薄板与模具之间的间隙小于4mm O较优选地，在所述铝合金纤维交替铺贴步骤中，每层纤维包括I至4层的上下铺贴的单向带，所述相邻单向带的纤维方向夹角为0°、45°或90°。较优选地，每铺贴完一层铝合金薄板和纤维，抽一次真空，铝合金薄板和纤维累计厚度小于1mm0较优选地，所述单向带是碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维单向带中的一种。较优选地，所述单向带中的碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维的含量为40-70%，所述单向带中还包括树脂，所述树脂是酚醛树脂、环氧树脂或聚酰亚胺中的一种，所述单向带的厚度为0.1-0.5mm之间。较优选地，在所述前处理步骤中，对经过磷酸阳极化处理后的所述铝合金薄板的一侧表面均匀涂刷、喷涂或铺贴一层底胶。较优选地，其中所述底胶的成分和所述纤维的成分相同，所述底胶的使用量为100-300g/m2，烘干温度为80-100°C，烘干时间为4_8小时。较优选地，其中所述底胶的成分为树脂，所述底胶的使用量为100_300g/m2，烘干温度为80-100°C，烘干时间为4-8小时。。较优选地，在所述固化成形步骤中，所述固化成形是用所述真空袋将铺贴好的所述铝合金纤维层板结构密封好并抽真空，真空压差为0.095-0.1OOMPa;随后使温度匀速升高到110-150°C之间，并保温10-30分钟，保温同时，加压至0.6-lMPa;接着升温到170-230°C，并保温1-3小时进行，使得所述铝合金纤维层板结构固化成形。与此同时，本专利技术还提供了一种铝合金纤维层板结构件，其采用上述的用于铝合金纤维层板结构件的成形方法制成。本专利技术具有的如下的有益技术效果:(a)本专利技术提供的铝合金纤维层板结构件成形方法不仅适用于采用热塑性复合材料制备的纤维金属层板，同时也适用于目前广泛使用的热固性复合材料制备的纤维金属层板，适用范围广。(b)本专利技术提供的铝合金纤维层板结构件成形方法实现纤维金属层板制备和成形同时进行，减少了成形工序，降低纤维金属层板结构件的成本。(C)本专利技术提供的铝合金纤维层板结构件成形方法免去了层板制备后的塑形成形，可以减少成形后层板结构件的内在拉应力，可以有效的提高纤维金属层板结构件的疲劳寿命。(d)本专利技术提供的铝合金纤维层板结构件替代现有的铝合金结构，可以显著改善结构的抗损伤容性能。(e)本专利技术提供的铝合金纤维层板结构件替代现有的铝合金结构，能显著降低飞行器的结构重量，增大飞行器的推重比，有利于飞行。综上所述，本专利技术提供方法制备的铝合金纤维层板结构件具有高强度高抗损伤容限、比重小，成本低，方法简单等优点，采用该方法制备纤维金属层板结构件替代现有的铝合金结构件可以实现显著降低飞行器的结构重量，增大飞行器的推重比。本专利技术制备方法简单易行，宜于工业化生产，有较大的应用价值。【附图说明】图1A是本专利技术中的一种模具(阴模)的俯视示意图。图1B是图1A中的模具的立体示意图。图2是本专利技术中的铝合金纤维交替铺贴步骤的示意图。【具体实施方式】下面结合说明书附图，进一步对本专利技术进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本专利技术的限制，任何的其他类似情形也都落入本专利技术的保护范围之中。为了更好地示意本专利技术的用于铝合金纤维层当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铝合金纤维层板结构件的成形方法，该成形方法包括如下步骤：预成形，对铝合金薄板进行预成形；前处理，对于待加工的所述铝合金薄板进行磷酸阳极化处理；入模，把所述铝合金薄板放入模具中，所述模具为阴模或阳模，所述模具能够与真空袋形成密闭空间；铝合金纤维交替铺贴，按照上下交替铺贴所述铝合金薄板和纤维的顺序依次铺贴所述铝合金薄板和所述纤维，形成铝合金纤维板层结构；固化成形，用所述真空袋将铺贴好的所述铝合金纤维层板结构密封好并抽真空，然后加压升温和保温，使得所述铝合金纤维层板结构固化成形；脱模，当固化成形完成后并冷却到室温，移去所述真空袋，并得到最终的铝合金纤维层板结构件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑兴伟，陈磊，孙小峰，马侃，徐艳，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，上海飞机制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31