本發(fā)明涉及超混雜復合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鈦基超混雜復合材料層板及其制備方法。

背景技術(shù)：

纖維-金屬層合板是一類新型的混雜增強結(jié)構(gòu)復合材料，國際上統(tǒng)稱為fml(fiber-metallaminate)層合板，其典型代表是芳綸-鋁合金層合板(arall層合板)以及玻璃纖維-鋁合金層合板(glare層合板)。超混雜復合材料既保留了纖維增強樹脂基復合材料的高比強、高比模、優(yōu)異的耐疲勞性能等特點，又保留了金屬材料的良好剛性、抗沖擊性、易加工性等特點，還克服了材料易燃燒、易吸潮、易老化、表面硬度低、導電性差等不足，是一類很有發(fā)展前途的結(jié)構(gòu)材料。

超混雜復合材料的制備方法和產(chǎn)品性能已經(jīng)被廣泛研究，研究結(jié)果表明超混雜復合材料具有潛在的應用領(lǐng)域。目前，glare層合板已經(jīng)大面積地應用在a380飛機的上機身殼體結(jié)構(gòu)上，是a380飛機材料技術(shù)的一個顯著的創(chuàng)新點。

然而，雖然現(xiàn)有技術(shù)中已有的超混雜復合材料的種類各式各樣且各有千秋。但是，市場上現(xiàn)有的各類超混雜復合材料的整體力學性能卻普遍較低，不能夠滿足對力學性能有較高要求的應用需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)異的力學性能的鈦基超混雜復合材料層板及其制備方法，以滿足對力學性能有較高要求的應用需求。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種鈦基超混雜復合材料層板，包含若干層纖維-樹脂層和若干層纖維-金屬層，所述纖維-樹脂層和纖維-金屬層交替層疊設置；

所述纖維-金屬層包含金屬芯板和設置于金屬芯板相對的兩個表面的纖維粘結(jié)層，所述纖維粘結(jié)層對所述金屬芯板和纖維-樹脂層進行粘結(jié)；

所述金屬芯板為鈦板或鈦合金板。

優(yōu)選的，每層纖維-樹脂層中的纖維和每層纖維-金屬層中的纖維獨立的為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、聚酰胺纖維、芳香族聚酯纖維、聚乙烯纖維中的一種或幾種；

所述纖維為單向纖維或者纖維織物。

優(yōu)選的，所述纖維-樹脂層中的樹脂為環(huán)氧樹脂、雙馬來酰胺樹脂、不飽和聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、聚氨基甲酸脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚縮醛樹脂、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜和橡膠中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述纖維粘結(jié)層中的粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑、雙馬來酰胺樹脂粘結(jié)劑、不飽和聚氨酯樹脂粘結(jié)劑、酚醛樹脂粘結(jié)劑、聚氨基甲酸脂粘結(jié)劑、聚乙烯粘結(jié)劑、聚氯乙烯粘結(jié)劑、聚苯乙烯粘結(jié)劑、聚丙烯粘結(jié)劑、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粘結(jié)劑、聚乙烯醇粘結(jié)劑、聚縮醛樹脂粘結(jié)劑、聚酰胺粘結(jié)劑、聚甲醛粘結(jié)劑、聚碳酸酯粘結(jié)劑、聚苯醚粘結(jié)劑、聚砜粘結(jié)劑和橡膠粘結(jié)劑中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述纖維-樹脂層的厚度為0.1～5mm；

所述纖維-金屬層的厚度為0.1～5mm；

所述金屬芯板的厚度為0.05～5mm，且金屬芯板的厚度小于纖維-金屬層的厚度。

本發(fā)明還提供了一種上述技術(shù)方案所述鈦基超混雜復合材料層板的制備方法，包含如下步驟：

將纖維-樹脂層用纖維浸漬于樹脂乳液中，得到纖維樹脂預浸料；

將纖維粘結(jié)層用纖維浸漬于粘結(jié)劑中，得到纖維粘結(jié)劑預浸料；

將所述纖維樹脂預浸料、纖維粘結(jié)劑預浸料和金屬芯板進行鋪層設置，得到復合層板前體；

對所述復合層板前體進行熱壓，得到鈦基超混雜復合材料層板。

優(yōu)選的，所述樹脂乳液為環(huán)氧樹脂乳液、雙馬來酰胺樹脂乳液、不飽和聚氨酯樹脂乳液、酚醛樹脂乳液、聚氨基甲酸脂乳液、聚乙烯乳液、聚氯乙烯乳液、聚苯乙烯乳液、聚丙烯乳液、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物乳液、聚乙烯醇乳液、聚縮醛樹脂乳液、聚酰胺乳液、聚甲醛乳液、聚碳酸酯乳液、聚苯醚乳液、聚砜乳液和橡膠乳液中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述熱壓的溫度為60～350℃；

所述熱壓的壓力為0.1～1.6mpa；

所述熱壓的時間為1～10小時。

本發(fā)明提供了一種鈦基超混雜復合材料層板，包含若干層纖維-樹脂層和若干層纖維-金屬層，所述纖維-樹脂層和纖維-金屬層交替層疊設置；所述纖維-金屬層包含金屬芯板和設置于金屬芯板相對的兩個表面的纖維粘結(jié)層，所述纖維粘結(jié)層對所述金屬芯板和纖維-樹脂層進行粘結(jié)；所述金屬芯板為鈦板或鈦合金板。本發(fā)明提供的特殊結(jié)構(gòu)的鈦基超混雜復合材料層板，能夠使得纖維-樹脂層和金屬芯層緊密的結(jié)合，二者相互配合、互相彌補，使得得到的復合層板具有優(yōu)異的力學性能。由實施例的實驗結(jié)果可知，拉伸強度為1430～1530mpa，拉伸模量為116～123gpa，比強度為503.52～540.63mpa/(g/cm³)，比模量為40.84～43.46gpa/(g/cm³)，彎曲強度為1385～1492mpa，層剪強度為90～94mpa。

附圖說明

圖1為本發(fā)明磷酸陽極氧化處理所用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例2中鈦基超混雜復合材料層板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例3中鈦基超混雜復合材料層板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例4中鈦基超混雜復合材料層板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例5中鈦基超混雜復合材料層板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例6中鈦基超混雜復合材料層板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例7中鈦基超混雜復合材料層板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例8中鈦基超混雜復合材料層板的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種鈦基超混雜復合材料層板，包含若干層纖維-樹脂層和若干層纖維-金屬層，所述纖維-樹脂層和纖維-金屬層交替層疊設置；

所述纖維-金屬層包含金屬芯板和設置于金屬芯板相對的兩個表面的纖維粘結(jié)層，所述纖維粘結(jié)層對所述金屬芯板和纖維-樹脂層進行粘結(jié)；

所述金屬芯板為鈦板或鈦合金板。

本發(fā)明提供的鈦基超混雜復合材料層板包含若干層纖維-樹脂層和若干層纖維-金屬層。本發(fā)明對所述纖維-樹脂層和纖維-金屬層的具體數(shù)量沒有任何的特殊要求，在本發(fā)明的具體實施例中，所述鈦基超混雜復合材料層板至少包含一層纖維-樹脂層和一層纖維-金屬層。

在本發(fā)明中，所述纖維-樹脂層和纖維-金屬層交替層疊設置，所述纖維-樹脂層和纖維-金屬層均可以作為所述鈦基超混雜復合材料層板的外表面。在本發(fā)明中，所述每層纖維-樹脂層的厚度優(yōu)選為0.1～5mm，更優(yōu)選為0.1～4mm，最優(yōu)選為0.2～3mm；所述每層纖維-金屬層的厚度優(yōu)選為0.1～5mm，更優(yōu)選為0.1～4mm，最優(yōu)選為0.2～3mm。

在本發(fā)明中，所述纖維-金屬層包含金屬芯板和設置于金屬芯板相對的兩個表面的纖維粘結(jié)層，所述纖維粘結(jié)層對所述金屬芯板和纖維-樹脂層進行粘結(jié)。在本發(fā)明中，所述金屬芯板為鈦板或鈦合金板。本發(fā)明優(yōu)選對所述金屬芯板進行表面處理，以提高金屬芯板和纖維粘結(jié)層的表面接觸強度。在本發(fā)明中，所述表面處理優(yōu)選包含如下步驟：

清除金屬芯板表面的黏附物，得到不粘金屬芯板；

對所述不粘金屬芯板順次進行有機溶劑清洗、鹽洗、堿蝕、熱水洗、第一次冷水洗、出光處理、第二次冷水洗，得到清洗后的金屬芯板；

對所述清洗后的金屬芯板進行陽極氧化處理，得到表面處理的金屬芯板。

本發(fā)明優(yōu)選清除金屬芯板表面的黏附物，得到不粘金屬芯板。本發(fā)明清除所述金屬芯板表面的黏附物是由于金屬制件表面一般都會黏附一種或多種雜質(zhì)，例如氧化膜、焦糊物、防護膠紙、防銹油、油漆字、涂料、拋光膏、膠和指紋印等。在本發(fā)明中，所述金屬芯板表面黏附物的清除方法具體的如下表1所示。在本發(fā)明的具體實施例中，本發(fā)明可以根據(jù)所述金屬芯板表面所沾染的具體黏附物的種類選擇相應的的清除方法。本發(fā)明對所述具體黏附物的判斷方法沒有任何的特殊要求，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法進行判斷即可。在本發(fā)明中，當所述金屬芯板表面包含多種黏附物時，本發(fā)明對所述黏附物的去除順序沒有任何的特殊要求，能夠?qū)⑺叙じ轿锴宄蓛艏纯伞?/p>

表1不同種類的黏附物的清除方法

得到所述不粘金屬芯板后，本發(fā)明優(yōu)選進行有機溶劑清洗操作。在本發(fā)明具體實施例中，所述有機溶劑優(yōu)選為汽油或丙酮。本發(fā)明對所述有機溶劑清洗的操作過程沒有任何的特殊要求，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的金屬器件清洗的方式進行即可。

本發(fā)明優(yōu)選在所述有機溶劑清洗后，對所述金屬芯板進行砂紙打磨，將所述金屬芯板表面難以清洗的雜質(zhì)打磨掉。

所述有機溶劑清洗后，本發(fā)明優(yōu)選對所述金屬芯板進行鹽洗。在本發(fā)明中，所述鹽洗用化學試劑優(yōu)選包含去離子水、磷酸三鈉、偏硅酸鈉和洗滌劑。在本發(fā)明具體實施例中，所述洗滌劑選擇市面上所常用的洗滌精或洗滌靈等產(chǎn)品即可。在本發(fā)明所述化學試劑中，所述磷酸三鈉的濃度優(yōu)選為50～60g/l，更優(yōu)選為52～58g/l，最優(yōu)選為54～56g/l；所述偏硅酸鈉的濃度優(yōu)選為10～20g/l，更優(yōu)選為12～18g/l，最優(yōu)選為14～16g/l；所述洗滌劑的濃度優(yōu)選為0.5～1g/l，更優(yōu)選為0.6～0.9g/l，最優(yōu)選為0.7～0.8g/l。

在本發(fā)明中，所述鹽洗的溫度優(yōu)選為60～70℃，更優(yōu)選為62～68℃，最優(yōu)選為64～66℃；所述鹽洗的時間優(yōu)選為1～5min，更優(yōu)選為2～4min，最優(yōu)選為3min。

所述鹽洗后，本發(fā)明優(yōu)選對所述金屬芯板進行堿蝕。在本發(fā)明中，所述堿蝕所用堿蝕液優(yōu)選包含去離子水、氫氧化鈉、磷酸三鈉、碳酸鈉、偏硅酸鈉和洗滌劑。在本發(fā)明中，此處所述洗滌劑和上文所述洗滌劑種類相同，在此不再進行贅述。在本發(fā)明所述堿蝕液中，所述氫氧化鈉的濃度優(yōu)選為10～20g/l，更優(yōu)選為12～18g/l，最優(yōu)選為14～16g/l；所述磷酸三鈉的濃度優(yōu)選為30～50g/l，更優(yōu)選為35～45g/l，最優(yōu)選為40g/l；所述碳酸鈉的濃度優(yōu)選為10～20g/l，更優(yōu)選為12～18g/l，最優(yōu)選為14～16g/l；所述偏硅酸鈉的濃度優(yōu)選為10～20g/l，更優(yōu)選為12～18g/l，最優(yōu)選為14～16g/l；所述洗滌劑的濃度優(yōu)選為0.5～1g/l，更優(yōu)選為0.6～0.9g/l，最優(yōu)選為0.7～0.8g/l。

在本發(fā)明中，所述堿蝕過程能夠徹底去除金屬芯板表面氧化膜和污物，使金屬芯板表面均勻活化，其中所述氫氧化鈉組分可將油脂皂化后變?yōu)槟苋苡谒姆试砗透视?；所述碳酸鈉組分溶液呈堿性，對堿蝕液和清洗液具有ph值調(diào)節(jié)的作用，除油效果很好；所述磷酸三鈉組分具有與碳酸鈉相同的優(yōu)點，而且還具有一定的乳化作用，因本身水洗性良好，有助于硅酸鈉的洗脫；所述焦磷酸鈉組分與磷酸鈉相似，同時具有絡合能力，防止制件表面生成不溶性的硬水皂膜，有利于提高鹽洗質(zhì)量；所述偏硅酸鈉組分具有一定的表面活性和皂化能力。

在本發(fā)明中，所述堿蝕過程的溫度優(yōu)選為60～80℃，更優(yōu)選為65～75℃，最優(yōu)選為70℃；所述堿蝕過程的時間優(yōu)選為1～5min，更優(yōu)選為2～4min，最優(yōu)選為3min。

所述堿蝕后，本發(fā)明優(yōu)選對所述金屬芯板進行熱水洗。在本發(fā)明中，所述熱水洗的溫度優(yōu)選為40～60℃，更優(yōu)選為45～55℃，最優(yōu)選為50℃；所述熱水洗的時間優(yōu)選為1～5min，更優(yōu)選為2～4min，最優(yōu)選為3min。

所述熱水洗后，本發(fā)明優(yōu)選對所述金屬芯板進行第一次冷水洗。在本發(fā)明中，所述第一次冷水洗的溫度優(yōu)選為常溫。在本發(fā)明中，所述第一次冷水洗的時間優(yōu)選為1～5min，更優(yōu)選為2～4min，最優(yōu)選為3min。

所述第一次冷水洗后，本發(fā)明優(yōu)選對所述金屬芯板進行出光處理。在本發(fā)明中，所述出光處理用出光液優(yōu)選為硝酸或者硫酸，所述出光液的體積濃度優(yōu)選為10～30％，更優(yōu)選為15～25％，最優(yōu)選為20％。本發(fā)明對所述出光處理的方法沒有任何的特殊限定，將所述金屬芯板浸沒于出光液中即可。在本發(fā)明中，所述出光處理的時間優(yōu)選為5～15min，更優(yōu)選為8～13min，最優(yōu)選為10min。

所述出光處理后，本發(fā)明優(yōu)選對所述金屬芯板進行第二次冷水洗。在本發(fā)明中，所述第二次冷水洗的溫度優(yōu)選為常溫。在本發(fā)明中，所述第二次冷水洗的時間優(yōu)選為1～5min，更優(yōu)選為2～4min，最優(yōu)選為3min。在本發(fā)明中，所述第二次冷水洗優(yōu)選采用去離子水進行清洗，以避免引入不必要的雜質(zhì)。

所述第二次冷水洗后，本發(fā)明優(yōu)選對所述金屬芯板進行磷酸陽極氧化處理。在本發(fā)明中，所述磷酸陽極氧化所用磷酸溶液的濃度優(yōu)選為140～160g/l，更優(yōu)選為145～155g/l，最優(yōu)選為150g/l。在本發(fā)明具體實施例中，所述磷酸陽極氧化處理所用裝置優(yōu)選如圖1所示，所述圖1為本發(fā)明磷酸陽極氧化處理所用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖1可知，所述裝置從下至上順次包含磁力控溫攪拌器、磁力攪拌子、鈦合金試件、堿蝕液、燒杯、溫度計和直流電源，其中所述堿蝕液即為所述磷酸溶液；所述溫度計測溫端插入到堿蝕液液面以下；所述鈦合金試件即為一個金屬芯板的具體實施例；所述鈦合金試件、堿蝕液和磁力攪拌子置于燒杯中。

在本發(fā)明具體實施例中，所述磷酸陽極氧化處理的溫度優(yōu)選為10～30℃，更優(yōu)選為15～25℃，最優(yōu)選為20℃；電壓優(yōu)選為10～20v，更優(yōu)選為12～18v，最優(yōu)選為15v；時間優(yōu)選為10～35min，更優(yōu)選為15～30min，最優(yōu)選為25min；電極間距優(yōu)選為90～110mm，更優(yōu)選為95～105mm，最優(yōu)選為100mm。

所述磷酸陽極氧化處理后，本發(fā)明優(yōu)選對所述金屬芯板進行干燥處理，得到表面處理后的金屬芯板。在本發(fā)明中，所述干燥處理的溫度優(yōu)選為100～150℃，更優(yōu)選為110～140℃，最優(yōu)選為120～130℃；所述干燥處理的時間優(yōu)選為1～3小時，更優(yōu)選為1.5～2.5小時，最優(yōu)選為2小時。

在本發(fā)明的具體實施例中，所述金屬芯板和纖維粘結(jié)層接觸面優(yōu)選為最大側(cè)面積的側(cè)面；所述纖維-樹脂層和纖維-金屬層接觸面優(yōu)選為最大側(cè)面積的側(cè)面。在本發(fā)明中，所述金屬芯板的厚度優(yōu)選為0.1～5mm，更優(yōu)選為0.1～4mm，最優(yōu)選為0.2～3mm，所述金屬芯板的厚度小于纖維-金屬層的厚度。

在本發(fā)明中，每層所述纖維-樹脂層中的纖維和每層所述纖維-金屬層中的纖維優(yōu)選獨立的為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、聚酰胺纖維、芳香族聚酯纖維、聚乙烯纖維中的一種或幾種。在本發(fā)明中，當所述纖維-樹脂層中的纖維或所述纖維-金屬層中的纖維為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、聚酰胺纖維、芳香族聚酯纖維、聚乙烯纖維中的兩種、三種、四種、五種、六種或七種時，所添加纖維組分的添加量優(yōu)選相等。

在本發(fā)明中，每層纖維-金屬層中兩個相對的纖維粘結(jié)層中的纖維種類相同或不相同。在本發(fā)明中，所述纖維優(yōu)選為單向纖維或者纖維織物。在本發(fā)明的具體實施例中，所述纖維-樹脂層中的纖維和所述纖維-金屬層中的纖維優(yōu)選的可以按照實際的需求的方向進行排布，沒有其他任何的特殊要求；每層纖維-金屬層中兩個相對的纖維粘結(jié)層中的纖維方向也可以相同或者不相同。

在本發(fā)明中，所述纖維-樹脂層中的樹脂優(yōu)選為環(huán)氧樹脂、雙馬來酰胺樹脂、不飽和聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、聚氨基甲酸脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚縮醛樹脂、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜和橡膠中的一種或幾種。在本發(fā)明具體的實施例中，當所述樹脂優(yōu)選為環(huán)氧樹脂、雙馬來酰胺樹脂、不飽和聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、聚氨基甲酸脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚縮醛樹脂、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜和橡膠中的一種、兩種、三種、四種、五種、六種、七種、八種、九種、十種、十一種、十二種、十三種或十四種時，所添加樹脂組分的添加量優(yōu)選相等。

在本發(fā)明的具體實施例中，所述纖維-樹脂層中的纖維和樹脂的質(zhì)量比優(yōu)選為(40～80):(20～60)，更優(yōu)選為(50～70):(30～50)，最優(yōu)選為60:40。

在本發(fā)明中，所述纖維粘結(jié)層包含粘結(jié)劑和纖維。在本發(fā)明中，所述纖維粘結(jié)層中的粘結(jié)劑優(yōu)選為環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑、雙馬來酰胺樹脂粘結(jié)劑、不飽和聚氨酯樹脂粘結(jié)劑、酚醛樹脂粘結(jié)劑、聚氨基甲酸脂粘結(jié)劑、聚乙烯粘結(jié)劑、聚氯乙烯粘結(jié)劑、聚苯乙烯粘結(jié)劑、聚丙烯粘結(jié)劑、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粘結(jié)劑、聚乙烯醇粘結(jié)劑、聚縮醛樹脂粘結(jié)劑、聚酰胺粘結(jié)劑、聚甲醛粘結(jié)劑、聚碳酸酯粘結(jié)劑、聚苯醚粘結(jié)劑、聚砜粘結(jié)劑和橡膠粘結(jié)劑中的一種或幾種。在本發(fā)明具體的實施例中，當所述粘結(jié)劑優(yōu)選為環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑、雙馬來酰胺樹脂粘結(jié)劑、不飽和聚氨酯樹脂粘結(jié)劑、酚醛樹脂粘結(jié)劑、聚氨基甲酸脂粘結(jié)劑、聚乙烯粘結(jié)劑、聚氯乙烯粘結(jié)劑、聚苯乙烯粘結(jié)劑、聚丙烯粘結(jié)劑、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粘結(jié)劑、聚乙烯醇粘結(jié)劑、聚縮醛樹脂粘結(jié)劑、聚酰胺粘結(jié)劑、聚甲醛粘結(jié)劑、聚碳酸酯粘結(jié)劑、聚苯醚粘結(jié)劑、聚砜粘結(jié)劑和橡膠粘結(jié)劑中的兩種、三種、四種、五種、六種、七種、八種、九種、十種、十一種、十二種、十三種或十四種時，所添加粘結(jié)劑組分的添加量優(yōu)選相等。

在本發(fā)明的具體實施例中，所述纖維粘結(jié)層中的纖維和粘結(jié)劑的質(zhì)量比優(yōu)選為(40～80):(20～60)，更優(yōu)選為(50～70):(30～50)，最優(yōu)選為60:40。

本發(fā)明還提供了一種上述技術(shù)方案所述鈦基超混雜復合材料層板的制備方法，包含如下步驟：

將各纖維-樹脂層用纖維浸漬于樹脂乳液中，得到纖維樹脂預浸料；

將各纖維粘結(jié)層用纖維浸漬于粘結(jié)劑中，得到纖維粘結(jié)劑預浸料；

將所述纖維樹脂預浸料、纖維粘結(jié)劑預浸料和金屬芯板按照所述鈦基超混雜復合材料層板的結(jié)構(gòu)要求進行鋪層設置，得到復合層板前體；

對所述復合層板前體進行熱壓，得到鈦基超混雜復合材料層板。

本發(fā)明將各纖維-樹脂層用纖維浸漬于樹脂乳液中，得到纖維樹脂預浸料。在本發(fā)明中，所述樹脂乳液優(yōu)選為環(huán)氧樹脂乳液、雙馬來酰胺樹脂乳液、不飽和聚氨酯樹脂乳液、酚醛樹脂乳液、聚氨基甲酸脂乳液、聚乙烯乳液、聚氯乙烯乳液、聚苯乙烯乳液、聚丙烯乳液、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物乳液、聚乙烯醇乳液、聚縮醛樹脂乳液、聚酰胺乳液、聚甲醛乳液、聚碳酸酯乳液、聚苯醚乳液、聚砜乳液和橡膠乳液中的一種或幾種；所述幾種可具體為兩種、三種、四種、五種、六種、七種、八種、九種、十種、十一種、十二種、十三種或十四種。

在本發(fā)明具體的實施例中，當所述樹脂乳液優(yōu)選為環(huán)氧樹脂乳液、雙馬來酰胺樹脂乳液、不飽和聚氨酯樹脂乳液、酚醛樹脂乳液、聚氨基甲酸脂乳液、聚乙烯乳液、聚氯乙烯乳液、聚苯乙烯乳液、聚丙烯乳液、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物乳液、聚乙烯醇乳液、聚縮醛樹脂乳液、聚酰胺乳液、聚甲醛乳液、聚碳酸酯乳液、聚苯醚乳液、聚砜乳液和橡膠乳液中的兩種、三種、四種、五種、六種、七種、八種、九種、十種、十一種、十二種、十三種或十四種時，所添加樹脂乳液組分的添加量優(yōu)選相等。

本發(fā)明對所述纖維樹脂預浸料中纖維和樹脂乳液的比例沒有任何的要求，所述樹脂乳液能夠浸沒所述纖維即可。在本發(fā)明的具體實施例中，所述纖維樹脂預浸料中的纖維和樹脂乳液的質(zhì)量比優(yōu)選為(40～80):(20～60)，更優(yōu)選為(50～70):(30～50)，最優(yōu)選為60:40。

本發(fā)明將各纖維粘結(jié)層用纖維浸漬于粘結(jié)劑中，得到纖維粘結(jié)劑預浸料。本發(fā)明對所述纖維粘結(jié)劑預浸料中纖維和粘結(jié)劑的比例沒有任何的要求，所述粘結(jié)劑能夠浸沒所述纖維即可。在本發(fā)明的具體實施例中，所述纖維粘結(jié)劑預浸料中的纖維和粘結(jié)劑的質(zhì)量比優(yōu)選為(40～80):(20～60)，更優(yōu)選為(50～70):(30～50)，最優(yōu)選為60:40。

得到所述纖維樹脂預浸料和纖維粘結(jié)劑預浸料后，本發(fā)明將所述纖維樹脂預浸料、纖維粘結(jié)劑預浸料和金屬芯板按照所述鈦基超混雜復合材料層板的結(jié)構(gòu)要求進行鋪層設置，得到復合層板前體。在本發(fā)明的具體實施例中，所述鋪層設置過程可以對各層纖維的排布方向以及各層厚度進行設置。

得到所述復合層板前體后，本發(fā)明對所述復合層板前體進行熱壓，得到鈦基超混雜復合材料層板。在本發(fā)明中，所述熱壓的溫度優(yōu)選為60～350℃，更優(yōu)選為100～300℃，最優(yōu)選為150～250℃；所述熱壓的壓力優(yōu)選為0.1～1.6mpa，更優(yōu)選為0.2～1mpa，最優(yōu)選為0.4～0.6mpa；所述熱壓的時間優(yōu)選為1～10小時，更優(yōu)選為2～8小時，最優(yōu)選為3～5小時。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的鈦基超混雜復合材料層板及其制備方法進行詳細的說明，但是不能把它們理解為對本發(fā)明保護范圍的限定。

實施例1

對各實施例中所用金屬芯板進行表面處理:

表2實施例2～8所用金屬芯板的材質(zhì)和厚度

其中，實施例2所用金屬芯板未做表面處理；實施例3所用金屬芯板按照下述步驟進行表面處理；實施例4所用金屬芯板按照下述步驟進行表面處理，且在有機溶劑清洗之后，鹽洗之前使用砂紙進行打磨。

(1)清除黏附物：按照上述表1所述方案清除金屬芯板表面的氧化膜、焦糊物、防護膠紙、防銹油、油漆字、涂料、拋光膏、膠和指紋印等。

(2)有機溶劑清洗：采用丙酮進行清洗。

(3)鹽洗：主要目的是清除鈦合金表面的氧化膜，此步驟屬于堿蝕前的預處理工藝。試件要分開懸掛，不可以接觸，防止清洗不均勻，清洗時可不斷抖動試件以加快鈦合金表面的化學反應速度。鹽洗劑應配制好之后放置一段時間后備用。鈦合金件的綁扎需要用鈦條，不用其他種類的金屬，防止帶來腐蝕作用。鹽洗工藝配方：去離子水1000g、磷酸三鈉(na3po4·12h2o)55g/l、偏硅酸鈉(na2sio3)15g/l、洗滌劑0.8g/l，鹽洗溫度65℃，鹽洗時間2min，鹽洗工具為廢舊牙刷。

(4)堿蝕：徹底去除鈦合金表面氧化膜和污物，使鈦合金表面均勻活化。堿蝕液的工藝配方如下，其中各組分的作用分別為：氫氧化鈉：強堿，可將油脂皂化后變?yōu)槟苋苡谒姆试砗透视?；同時，對鈦具有顯著的腐蝕作用。碳酸鈉：溶液呈堿性，對堿蝕液和清洗液具有ph調(diào)節(jié)的作用，通常對鈦制件不具有明顯腐蝕作用，除油效果很好。磷酸三鈉：具有與碳酸鈉相同的優(yōu)點，而且還具有一定的乳化作用，因本身水洗性良好，有助于硅酸鈉的洗脫。焦磷酸鈉：焦磷酸鈉與磷酸鈉相似，同時具有絡合能力，防止制件表面生成不溶性的硬水皂膜，有利于提高鹽洗質(zhì)量。偏硅酸鈉：具有一定的表面活性和皂化能力，對鈦具有緩沖作用，但洗滌性差，不可單獨使用。堿蝕液工藝配方為：去離子水1000g/l，氫氧化鈉(naoh)15g/l、磷酸三鈉(na3po4·12h2o)40g/l、碳酸鈉(na2co3)15g/l、偏硅酸鈉(na2sio3)15g/l、洗滌劑0.8g/l。堿蝕溫度70℃，堿蝕時間2min。

(5)熱水洗：熱水洗溫度為50℃，時間2min。

(6)冷水洗：常溫水即可，水洗時間2min。清洗過程中應注意防止制品表面被污染，清洗后表面不可以在空氣中停留時間過長，超過30min，需要進行再次堿蝕。

(7)出光：出光液為體積分數(shù)為25％的硫酸溶液，于室溫下，浸泡10min。

(8)水洗：將制件放到清水中，反復用牙刷在鈦制件表面刷洗，換水再刷洗2次，每次2min。

(9)去離子水洗：將制件放到去離子水中，反復用牙刷在鈦制件表面刷洗，換水刷洗2次，每次2min。

(10)磷酸陽極氧化：磷酸陽極氧化法生成的氧化層具有較好的耐久性，耐疲勞性能好。采用的磷酸陽極氧化工藝配方如下：磷酸溶液150g/l，20℃，15v，20min，電極間距100mm。

實施例2

一種鈦基超混雜復合材料層板，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示：包含兩層厚度均為0.3mm的纖維-樹脂層和一層厚度為0.49mm的纖維-金屬層，所述纖維-金屬層位于纖維-樹脂層中間；各層中纖維排布方向一致。

所述纖維-金屬層和纖維-樹脂層中均使用單向玻璃纖維，纖維-樹脂層中采用環(huán)氧樹脂，纖維-金屬層中采用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑和鈦合金板。

實施例3

一種鈦基超混雜復合材料層板，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示：包含兩層厚度均為0.3mm的纖維-樹脂層和一層厚度為0.45mm的纖維-金屬層，所述纖維-金屬層位于纖維-樹脂層中間；各層中纖維排布方向一致。

所述纖維-樹脂層中使用單向碳纖維，纖維-金屬層中為單向玻璃纖維；纖維-樹脂層中采用環(huán)氧樹脂，纖維-金屬層中采用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑和鈦合金板。

實施例4

一種鈦基超混雜復合材料層板，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示：包含兩層厚度均為0.3mm的纖維-樹脂層和一層厚度為0.46mm的纖維-金屬層，所述纖維-金屬層位于纖維-樹脂層中間；兩層纖維-樹脂層中纖維排布方向一致，所述纖維-金屬層中的纖維與纖維-樹脂層中的纖維垂直。

所述纖維-金屬層和纖維-樹脂層中均使用單向玻璃纖維；纖維-樹脂層中采用聚碳酸酯，纖維-金屬層中采用聚碳酸酯粘結(jié)劑和鈦合金板。

實施例5

一種鈦基超混雜復合材料層板，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示：包含兩層厚度均為1mm的纖維-樹脂層和一層厚度為1mm的纖維-金屬層，所述纖維-金屬層位于纖維-樹脂層中間；兩層纖維-樹脂層中纖維排布方向一致，所述纖維-金屬層中的纖維與纖維-樹脂層中的纖維垂直。

所述纖維-樹脂層中使用單向碳纖維，纖維-金屬層中為單向聚乙烯纖維；纖維-樹脂層中采用環(huán)氧樹脂，纖維-金屬層中采用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑和鈦合金板。

實施例6

一種鈦基超混雜復合材料層板，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示：包含一層厚度為0.4mm的纖維-樹脂層和兩層厚度均為0.2mm的纖維-金屬層，所述纖維-樹脂層位于纖維-金屬脂層中間；各層中纖維排布方向一致。

所述纖維-金屬層和纖維-樹脂層中均使用單向聚酰胺纖維，纖維-樹脂層中采用環(huán)氧樹脂，纖維-金屬層中采用酚醛樹脂粘結(jié)劑和鈦合金板。

實施例7

一種鈦基超混雜復合材料層板，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示：包含兩層厚度為1mm的纖維-樹脂層和兩層厚度為1mm的纖維-金屬層，所述纖維-金屬層位于纖維-樹脂層中間；兩層纖維-樹脂層中纖維排布方向一致，兩纖維-金屬層中的纖維互相垂直，其中一層纖維-金屬層中的纖維與纖維-樹脂層中的纖維方向一致。

所述纖維-金屬層和纖維-樹脂層中均使用單向玄武巖纖維，纖維-樹脂層中采用環(huán)氧樹脂，纖維-金屬層中采用聚乙烯粘結(jié)劑和鈦合金板。

實施例8

一種鈦基超混雜復合材料層板，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示：包含兩層厚度均為2mm的纖維-樹脂層和兩層厚度均為2mm的纖維-金屬層，所述纖維-樹脂層位于纖維-金屬層中間；兩層纖維-金屬層中纖維排布方向一致，兩纖維-樹脂層中的纖維互相垂直，其中一層纖維-樹脂層中的纖維與纖維-金屬層中的纖維方向一致。

所述纖維-金屬層和纖維-樹脂層中均使用單向芳綸纖維，纖維-樹脂層中采用環(huán)氧樹脂，纖維-金屬層中采用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑和鈦合金板。

本發(fā)明對各實施例得到的鈦基超混雜復合材料層板得力學性能進行測試，其結(jié)果如表3所示。

表3實施例得到的鈦基超混雜復合材料層板與現(xiàn)有材料力學性能對比

由表3可知，本發(fā)明提供的鈦基超混雜復合材料層板具有優(yōu)異的力學性能，具體的其拉伸強度為1430～1530mpa，拉伸模量為116～123gpa，比強度為503.52～540.63mpa/(g/cm³)，比模量為40.84～43.46gpa/(g/cm³)，彎曲強度為1385～1492mpa，層剪強度為90～94mpa。

由以上實施例可知，本發(fā)明提供了一種鈦基超混雜復合材料層板，包含若干層纖維-樹脂層和若干層纖維-金屬層，所述纖維-樹脂層和纖維-金屬層交替層疊設置；所述纖維-金屬層包含金屬芯板和設置于金屬芯板相對的兩個表面的纖維粘結(jié)層，所述纖維粘結(jié)層對所述金屬芯板和纖維-樹脂層進行粘結(jié)；所述金屬芯板為鈦板或鈦合金板。本發(fā)明提供的特殊結(jié)構(gòu)的鈦基超混雜復合材料層板具有優(yōu)異的力學性能。由實施例的實驗結(jié)果可知，拉伸強度為1430～1530mpa，拉伸模量為116～123gpa，比強度為503.52～540.63mpa/(g/cm³)，比模量為40.84～43.46gpa/(g/cm³)，彎曲強度為1385～1492mpa，層剪強度為90～94mpa。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。