[发明专利]一种网状结构增韧仿生复合材料结构件的制备方法

说明书

本发明涉及一种网状结构增韧仿生复合材料及其结构件的制备方法，该仿生复合材料为层状复合结构，该层状复合结构由若干层叠层单元构成,叠层单元由金属网布、铝箔、碳纤维、铝箔、金属网布、钛箔自上而下依次叠放构成；其结构件通过将金属网布、铝箔、碳纤维、铝箔、金属网布、钛箔自上而下依金属网布、铝箔、碳纤维、铝箔、金属网布、钛箔顺序叠放后进行真空烧结后制得。

技术领域

本发明涉及一种网状结构增韧仿生复合材料其结构件的制备方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

有关随着航空、航天发动机性能的不断提高，对高温结构材料性能提出了更高的要求，发动机材料向着“更强、更刚、更耐热和更轻”的方向发展。由于金属间化合物基层状复合材料具有独特的叠层结构和特殊的失效形式，使其除了具有高强度、高模量、低密度的优异性能，还具有强大的吸收冲击功的能力。因此，金属间化合物基层状复合材料除了用作高温结构材料以外，国外发达国家已考虑将这种新型的结构材料用于航空、航天、武器装备及地面军用车辆的装甲防护系统，并开展了相应的理论基础和应用基础研究。

金属基复合材料以其良好的力学性能，引起了世界各国材料领域研究者的关注，它具有较高的比强度、比刚度、比模量等优异的性能，可以广泛应用汽车以及航空航天等领域。目前应用较广泛的是碳纤维增强铝基复合材料，由于它密度小，导电、导热性好，比模量高、比强度高，高温尺寸稳定性和高温强度好，在以航空航天为代表的众多领域得到普遍的应用。钛及钛合金所具有的密度小、高比强度、耐高温、耐腐蚀、无磁、透声、抗冲击振动等良好的综合性能,为钛及钛合金在各个工业领域开辟了广阔的应用前景。

箔材热压法是制备层状结构材料的常用方法，但这种方法制备的材料界面结合力低，强度差。因此，提高材料的界面的结合强度尤为重要。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，提高Ti/Al/Cf层状复合材料强度，本发明设计了一种网状结构增韧仿生复合材料：将金属网、Ti箔、Al箔、碳纤维按一定顺序以层状形式复合，这种材料结合了金属网、钛合金、纤维增强铝基复合材料和层状复合材料的优点，具有良好的综合性能。同时，本发明创造性地提出采用金属网将基体材料分割成规则小块结构，一方面可以获得类似砖混结构的仿生结构，另一方面可以使得脆性相分离，促使裂纹生长方向按照设定路线生长以最大程度上增强材料的断裂韧性。

为实现发明的目的，本发明采用了如下技术方案：

一种网状结构增韧仿生复合材料，所述仿生复合材料为层状复合结构，该层状复合结构由若干层叠层单元构成,叠层单元由金属网布、铝箔、碳纤维、铝箔、金属网布、钛箔自上而下依次叠放构成。

在一个优选的技术方案中，所述金属网布为强度较高的钛网、锆网、铌网，其结构为金属丝编织的网状结构，或金属板材加工的网状结构。

在一个优选的技术方案中，所述钛箔为常用钛合金，铝箔为常用铝合金，所述钛合金为TA1、TC4或TB6，所述铝合金为工业纯铝、1235、或6061，所述碳纤维为高强、高模量的碳纤维布或高强碳化硅纤维布。

另外，本发明还提供了一种制备上述网状结构增韧仿生复合材料结构件的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、金属网布表面处理

步骤二、钛箔与铝箔的表面清洗

步骤三、碳纤维表面处理

步骤四、制备预制件

自上而下依金属网布、铝箔、碳纤维、铝箔、金属网布、钛箔顺序叠放金属网布、铝箔、碳纤维、铝箔、金属网布、钛箔，制备出具有一定厚度的预制体，将预制体包套，使用钢丝对其进行捆绑，制备出预制件。

步骤五、真空热压烧结：采用真空热压的方法烧结预制件，制备所述Ti/Al/Cf复合材料结构件。