[发明专利]一种金属内衬碳纤维缠绕复合材料气瓶及其制造方法

权利要求书

1.一种金属内衬碳纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，包括镍基合金内衬、碳纤维/环氧树脂复合层以及金属法兰，其中：

所述镍基合金内衬由气口端接头、气口端封头、筒体、密封端封头以及密封端接头焊接而成；

所述碳纤维/环氧树脂复合层缠绕在所述镍基合金内衬的外表面；

所述金属法兰与所述密封端封头底部连接。

2.如权利要求1所述的金属内衬碳纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述镍基合金内衬为圆柱形或球形。

3.如权利要求2所述的金属内衬碳纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述镍基合金内衬材料采用Inconel-718镍基合金。

4.如权利要求3所述的金属内衬碳纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述Inconel-718镍基合金的抗拉强度≥1350MPa、屈服强度≥1000MPa、弹性模量为210GPa，断裂延伸率≥18％，断面收缩率≥28％。

5.如权利要求2所述的金属内衬碳纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述镍基合金内衬的基础壁厚≤0.7mm，

6.如权利要求1所述的金属内衬碳纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述碳纤维/环氧树脂复合层由连续螺旋缠绕层和环向缠绕层组成。

7.如权利要求6所述的金属内衬碳纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述碳纤维/环氧树脂复合层中的纤维采用T1000碳纤维。

8.如权利要求7所述的金属内衬碳纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述T1000碳纤维抗拉强度≥6000MPa、弹性模量为290GPa、断裂延伸率≥2.2％。

9.如权利要求8所述的金属内衬碳纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述碳纤维/环氧树脂复合层中的环氧树脂热变形温度≥160℃。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的金属内衬碳纤维缠绕复合材料气瓶制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采用热冲压、车加工、电焊以及氩弧焊的方式加工制造镍基合金内衬；

(2)向镍基合金内衬充入氮气；

(3)以镍基合金内衬为芯模，采用T1000碳纤维进行缠绕，缠绕线型为环向和螺旋交替缠绕，缠绕工艺为纤维湿法缠绕，纤维张力控制采用逐层递减工艺；

(4)将步骤3中T1000碳纤维缠绕气瓶半成品放入固化炉内进行固化，采用旋转固化方式，树脂固化温度不低于160℃，树脂固化度不低于87％；

(5)将步骤4中固化完成的气瓶利用超压预紧工艺定型，超压压力实施后，气瓶在0压力下镍基合金内衬压缩应力达到弹性压缩极限的60％-80％；

(6)将步骤5完成的气瓶与金属法兰通过螺栓连接固定。