一种碳化硅纤维增强金属基复合材料承力梁结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种碳化硅纤维增强金属基复合材料承力梁结构及其制备方法。复合材料承力梁采用一体式紧凑型设计，碳化硅纤维位于梁缘条内部，梁缘条和腹板采取整体制造，不需要额外的螺钉、铆钉等机械固定装置。首先在复合材料承力梁模具缘条部分加工出凹槽预留纤维铺放位置，然后在碳化硅纤维表面沉积金属涂层，再将具有金属涂层的纤维排布制成预制带，预制带裁剪后堆叠整体放入复合材料承力梁模具缘条凹槽内部，真空密封后采用热等静压工艺成型，最终经过机械加工得到碳化硅纤维增强金属基复合材料承力梁结构件。本发明专利技术采用连续单丝碳化硅纤维作为增强体，能够提高梁结构件承载能力，减轻梁结构件的重量。减轻梁结构件的重量。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅纤维增强金属基复合材料承力梁结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种碳化硅纤维增强金属基复合材料承力梁结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着航天航空工业的不断发展，高性能飞行器对结构件重量提出了更为苛刻的要求。在先进飞行器中，梁结构是一类重要的承力结构，目前飞机上使用的梁结构主要采用铝合金、钛合金、高强钢等制备的金属梁。传统金属材料经过长期发展，相关理论和制造工艺趋于成熟，其抗拉强度、弹性模量等力学性能难以大幅提高，无法达到先进飞行器的减重需求。为了实现飞行器承力梁结构件进一步减重，需要采用比强度更高、比模量更高的轻质高强材料制造承力梁结构，进而提高梁结构件承载能力，降低构件重量。
[0003]在高性能新材料研发过程中，复合化是提高材料强度、降低材料密度的重要途径。连续单丝碳化硅纤维具有强度高、模量高、密度低等优点，适合作为金属基复合材料的增强体。使用碳化硅纤维增强金属材料后，可以获得高比强度、高比模量、抗蠕变、耐疲劳的金属基复合材料。使用金属基复合材料替换原有金属材料制成承力结构件后，能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅纤维增强金属基复合材料承力梁结构，其特征在于，碳化硅纤维增强金属基复合材料承力梁呈工字型，包括上缘条、下缘条和腹板，平行相对的上缘条、下缘条之间通过腹板垂直连接为一体，上缘条、下缘条中分别设有碳化硅纤维增强金属基复合材料层；在碳化硅纤维增强金属基复合材料层中，碳化硅纤维表面沉积金属涂层，具有金属涂层的纤维沿承力梁长度方向均匀排布。2.根据权利要求1所述的碳化硅纤维增强金属基复合材料承力梁结构，其特征在于，碳化硅纤维增强金属基复合材料层分别埋在上缘条、下缘条里面，表面没有纤维露出。3.根据权利要求1所述的碳化硅纤维增强金属基复合材料承力梁结构，其特征在于，复合材料承力梁的金属基体选材采用轻质合金，包括但不限于铝合金、钛合金或钛铝系合金。4.根据权利要求1所述的碳化硅纤维增强金属基复合材料承力梁结构，其特征在于，碳化硅纤维为连续单丝碳化硅纤维，该纤维采用化学气相沉积法制备，纤维直径范围在90～150微米。5.一种权利要求1至4之一所述的碳化硅纤维增强金属基复合材料承力梁结构的制备方法，其特征在于，首先加工复合材料承力梁模具，在复合材料承力梁模具缘条部分加工出凹槽预留纤维铺放位置，然后使用物理气相沉积的方法在碳化硅纤维表面沉积金属涂层，再将表面具有金属涂层的纤维排布制成致密预制带，预制带裁剪后堆叠整体放入复合材料承力梁模具缘条凹槽内部，经过热处理除有机胶排气后真空密封，使用热等静压方法将复合材料致密化成型，最终经过机械加工得到碳化硅纤维增强金属基复合材料承力梁结构件。6.根据权利要求5所述的碳化硅纤维增强金属基复合材料承力梁结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)加工复合材料承力梁模具：在工字梁主体的上缘条和下缘条表面分别开设长方体形凹槽，预留复合材料预制带铺放位置，与凹槽长宽尺寸匹...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉敏，孔旭，杨青，张国兴，杨锐，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：