[实用新型]复合材料结构

说明书

技术领域

本实用新型系有关于一种复合材料结构，特别是指一种具有金属特性的单一纤维预浸材料，该单一材料的整体结构能够有效降低不同材质间在环境温度影响下，膨胀系数极大差异所造成的内应力结合性松动与位移性的破坏，及能够承受应用于产品时的机械加工如：钻孔、铆钉接合时所形成破孔处连续纤维断裂的结构性破坏，以及有利于产品表面金属加工优质化处理。

背景技术

按，复合材料为金属材料、碳纤维材料或玻璃纤维材料等两种或两种以上的材料经过复合工艺而制备的材料，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于单一组成材料，而满足各种不同场合的应用要求。传统复合材料结构(Fiber Metal Laminate Structures；FML Structures)由多层纤维堆叠的纤维预浸素材，其为了利于产品应用端的机械加工处理如：钻孔、铆钉接合、锁螺丝、焊接等，基本上在该纤维预浸素材上外加一厚金属层，使成为具有金属特性的单一纤维预浸材料，藉由该具有金属特性的单一纤维预浸材料，提供具有韧性高、耐冲击性、抗弯曲，且同时具抗腐蚀、隔热、隔音、耐震性、耐高低温等诸多特点。

传统该具有金属特性的单一纤维预浸材料已被广泛使用在各大行业领域，如航空航天、汽车、运动器材、电子产品、建筑等。然而，由于该具有金属特性的单一纤维预浸材料虽具有极佳的物理与化学特性，但整体结构却存在瑕疵，如图1所示，传统具有金属特性的单一纤维预浸材料5为一种具有复数纤维堆叠之纤维层与外加单一厚金属层复合一体的结构(FML Structures)，其是由具有复数纤维堆叠之纤维层51外加具有相当强度及厚度的单一厚金属层52组固一体而成，应用上视需要将单一纤维预浸材料5以多层堆叠，藉该金属层52的金属特性提供有利于进行机械加工处理，如：钻孔、铆钉接合、锁螺丝、焊接等应用，惟，该纤维层51虽能够藉多方向性堆叠实现出色的径向抗拉强度，但其在轴向机械加工的承受度方面却不可行，一旦须进行机械加工处理，如：钻孔、铆钉接合、锁螺丝、焊接等应用时，因无法承受加工件(如铆钉、锁螺丝)以轴向打入的穿刺力道，而在互相堆叠的纤维层51刺穿点周围，因连续纤维断裂，而产生断裂或脆裂的纤维破坏，造成不可逆的结构性破坏，而使得相互间的结合性变弱令整体强度也变弱。

此外，该纤维层51与外加该单一厚金属层52组固一体，其结合面极容易在环境温度影响下，因不同材质之膨胀系数的极大差异，所造成内应力影响，而发生相互接合面的松动影响到相互间的结合稳固性，更甚者会造成相互剥离现象，造成不可逆的结构破坏。

有鉴于此，本发明人乃秉持从事该项业务多年之经验而了解到以往复合材料结构上的之美中不足之处并尝试找出其问题症结所在，经多方探讨，详加设计且审慎评估后，最终提出一套创新且可行之法，能够达到在单一厚金属层的相同厚度规格下，将该厚金属层薄型化后，以交错层叠方式与复数纤维堆叠一体，强化整体结构强度及韧度，以提升产品应用质量。

实用新型内容

本实用新型之目的，即在于提供一种复合材料结构，乃系提供一种具有金属特性的单一纤维预浸材料，该单一材料藉具有金属的特性不但强化整体结构强度，能够承受应用于产品时的机械加工所形成钻孔处连续纤维断裂的不可逆结构性破坏，且能够降低金属层与纤维层间，在环境温度影响下因不同材质之膨胀系数极大差异，所造成内应力结合性松动与位移性破坏，并且能够有利于产品表面金属外观优质化质感效果。

为达到上述目的，本实用新型复合材料结构，系指一种具有金属特性的单一纤维预浸材料，该单一材料包括：复数纤维堆叠之纤维层及金属层，其特征在于：该金属层包含相同(或不同)的复数金属材，以交错层叠方式与该复数纤维堆叠一体，形成与传统复合材料结构(FML Structures)在同样具有复数纤维堆叠之纤维层及外加单一厚金属层的相同厚度规格下，具有复数金属材和复数纤维交错堆叠的结构型态。

附图说明

图1为习知具有金属特性的单一纤维预浸材料以两个材料堆叠的立体图。

图2为本实用新型复合材料结构之第一实施例以两个材料堆叠的立体图。

图3为本实用新型复合材料结构之第一实施例以两个材料堆叠后的示意图。

图4A与图4B分别为习知复合材料与本实用新型复合材料于进行机械加工之钻孔处理后的比较图。

图5为本实用新型复合材料结构之第二实施例剖面图。

附图标记包括：

1，1’，5-单一纤维预浸材料2，2’，51-纤维层