[发明专利]一种网纹增强金属/碳纤维夹芯复合板的高效制备方法

说明书

本发明公开一种网纹增强金属/碳纤维夹芯复合板的高效制备方法，是针对金属与碳纤维复合制备时，因碳纤维与金属界面的润湿性差，在高温下，碳纤维极易与金属生成脆性的金属碳化物，从而降低结合强度的问题，提出的将碳纤维复合材料放在对折金属板中间进行热轧，借助碳纤维复合材料质轻、高强以及金属材料的功能特性，在连接界面形成一层以网纹金属为骨架，树脂为填充物的网状结构柔性过渡层，从而获得结构功能性网纹增强金属/碳纤维夹芯复合板，此加工工艺流程简单、成本低、效率高，能够有效解决异种材料连接界面由于材料物理化学属性性能突变，造成的界面结合强度低、结构性能差的问题。

技术领域

本发明属于复合板加工制备技术领域，具体涉及一种网纹增强金属/碳纤维夹芯复合板的高效制备方法。

背景技术

碳纤维具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀等特性，外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，碳纤维的密度小，比强度和比模量高，但是，碳纤维复合材料的冲击韧性较差，特别是层间冲击韧性差。金属合金板材具有优异的强度和塑韧性，特别地，一些功能性金属材料通过光、电、热等作用后更具有特定的功能，如FeCrAl合金高电阻率材料的电加热功能特性发挥，金属与碳纤维复合材料复合制备成的层合板兼具两者的轻质、高强韧和功能特性，可应用于航空航天、汽车、电子仪器以及民用器具等领域。

目前，常用于金属与碳纤维复合材料复合层合板的制备工艺有热压固结、热压钎焊和扩散粘接法，这些方法往往需要真空环境、引入低熔点共晶合金或粘接剂等，存在制备工艺复杂、工艺精度要求高等缺点。

发明内容

针对目前金属与碳纤维复合材料复合制备成型时，两者物理属性差异较大，连接界面的润湿性差，传统制备工艺复杂以及脆性金属碳化物形成的问题，本发明提供了一种网纹增强金属/碳纤维夹芯复合板的高效制备方法，借助金属材料的网纹结构以及功能性，制备得到新型功能结构复合板，在连接界面形成一层以网纹金属为骨架，树脂为填充物的柔性过渡层，兼具碳纤维复合材料的高韧性和金属材料的高强度、耐腐蚀等功能特性。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种网纹增强金属/碳纤维夹芯复合板的高效制备方法，包括以下步骤：

步骤1，选取所需尺寸的热塑性碳纤维复合板和金属合金板；

步骤2，对选取的热塑性碳纤维复合板和金属合金板进行表面清洁；

步骤3，对金属合金板进行第一道次表面网纹轧制，在金属合金板表面加工出网纹；

步骤4，使用硅烷偶联剂处理金属合金板的表面；

步骤5，将处理过的金属合金板对折，使网纹表面位于折叠内侧；减少轧制次数，有利于保证上下金属板网纹结构和深度的一致性。对折金属板与使用两块网纹金属板相比，能够减少制备层合板的轧制次数，保证上下金属板网纹结构、深度的一致性，有利于上、下金属板与碳纤维复合材料结合强度保持一致。

步骤6，将金属合金板进行真空热处理，并保温；

步骤7，将热塑性碳纤维复合板放置于金属合金板折叠内侧，使热塑性碳纤维复合板上、下两面与金属合金板内侧的网纹表面接触，得到组合板；

步骤8，对组合板进行第二道次轧制，在连接界面形成一层以网纹金属为骨架，树脂为填充物的网状结构柔性过渡层，即表示制得网纹增强金属/碳纤维夹芯结构功能性复合板。二道次轧制压下量大于网纹深度，保证金属网纹结构与碳纤维复合材料接触面充分变形，实现机械互锁界面。

进一步，所述步骤4使用硅烷偶联剂处理金属合金板的表面的具体方法是：先将金属合金板放入清水中，产生无缝水膜，然后再将其放入硅烷偶联剂中完成表面处理。表面硅烷偶联剂处理可增强复合材料结合效果。

进一步，所述步骤6中真空热处理的温度为180℃～190℃。将温度控制在低于200℃，有效地防止了连接界面脆性层的产生。