[发明专利]嵌入式共固化网格阻尼复合材料结构及其制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及振动噪声控制和功能复合材料的交叉研究领域，尤其是一种嵌入式共固化网格阻尼复合材料结构及其制作工艺。

背景技术

在航空、航天技术迅速发展的今天，传统的材料及结构已不能满足飞行器轻质、高刚度、大阻尼性能的设计要求，嵌入式共固化复合材料阻尼结构是在几乎保持传统复合材料力学性能基础上提出的一种具有高阻尼减振性能的新结构，是一类将三种不同性质的材料固化而成的多相复合固体，从它的组成和结构上分析，其中有一相在层内基本上是连续的称为基体，而另一相是分散被基体所包容的称为增强相，还有一相是各向同性的粘弹性阻尼材料。其基体相、增强相和粘弹性阻尼材料在性能上起协调作用，从而达到大幅度地提高复合材料构件阻尼的目的，得到单一材料难以比拟的综合力学性能。与传统的阻尼形式相比这种事先阻尼处理结构是镶嵌在基体材料内部的，具有不脱落、抗老化等优点，因此这种复合材料层合阻尼结构一经提出就成了众多国内外学者研究的热点内容，然而这种复合材料阻尼工件的结构与制作明显不同于常规材料，具有强烈的各向异性，使得加工制作的难度和复杂程度大大增加，因此嵌入式共固化阻尼复合材料的制作工艺是目前国内复合材料领域研究的重要课题之一。

压片法是最基本的制作粘弹性阻尼薄膜的工艺。由于未硫化的粘弹性阻尼材料比较粘软，铺设时特别困难，于是出现了部分硫化的压片方法，即采用加热的模具压制混炼后的粘弹性阻尼材料，在制作薄膜的过程中实现部分硫化。然后把制成的部分硫化阻尼薄膜铺设在复合材料预浸料层中，根据固化工艺曲线同预浸料一起完成共固化。虽然这种工艺制作的粘弹性阻尼薄膜的厚度可由压片模具精确控制，但其层间结合性能相对较弱。

刷涂法主要是用特定的溶剂——汽油将阻尼材料按照一定比例溶解，再利用刷涂工艺将黏流态阻尼材料溶液均匀地刷涂在复合材料预浸料表面，待溶剂挥发后，对阻尼层厚度进行测量，再刷涂直至阻尼层厚度达到设计要求为止，最后将带阻尼层的预浸料作为复合材料中的一层铺入其中，并在热压罐中完成共固化。虽然这种工艺制作的嵌入式共固化阻尼复合材料其层间结合性能相对较高，但粘弹性阻尼薄膜厚度的一致性很难精确控制。

上述两种方法只适用于连续阻尼薄膜的嵌入式共固化复合材料构件的制作。对于具有各项异性的非连续网格阻尼结构的研制至今几乎还是空白。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种嵌入式共固化网格阻尼复合材料结构及其制作工艺。其采用如下技术方案：

一种嵌入式共固化网格阻尼复合材料结构，包括上复合材料预浸料层和下复合材料预浸料层，上、下复合材料预浸料层之间通过粘流态阻尼胶料粘结有若干形状大小相同的块状阻尼片；所述上、下复合材料预浸料层和若干块状阻尼片以及分别铺设于上、下复合材料预浸料层上、下方的复合材料预浸料共同在热压罐中共固化形成嵌入式共固化网格阻尼复合材料构件；

所述若干块状阻尼片成矩阵形式排列，即将若干块状阻尼片放入坐标系中，每行阻尼片的中心纵坐标对应相等，每列阻尼片中心的横坐标对应相等。

一种嵌入式共固化网格阻尼复合材料结构，包括上复合材料预浸料层和下复合材料预浸料层，上、下复合材料预浸料层之间通过粘流态阻尼胶料粘结有若干形状大小相同的块状阻尼片；所述上、下复合材料预浸料层和若干块状阻尼片以及分别铺设于上、下复合材料预浸料层上、下方的复合材料预浸料共同在热压罐中共固化形成嵌入式共固化网格阻尼复合材料构件；

所述若干块状阻尼片呈整齐的行或列放置，在坐标系中，相邻行中上下相对应的两块阻尼片的中心横坐标不相等，但是相间行中上下相对应的两块阻尼片的中心横坐标相等；上一行中相邻两块阻尼片之间间隙的中分线正好穿过相邻下一行中相对应的一块阻尼片的中分线；

或者相邻列中左右相对应的两块阻尼片的中心横坐标不相等，但是相间列中左右相对应的两块阻尼片的中心横坐标相等；左列中相邻两块阻尼片之间间隙的中分线正好穿过相邻右列中相对应的一块阻尼片的中分线。

一种嵌入式共固化网格阻尼复合材料结构，包括上复合材料预浸料层和下复合材料预浸料层，上、下复合材料预浸料层之间通过粘流态阻尼胶料粘结有若干形状大小相同的块状阻尼片；所述上、下复合材料预浸料层和若干块状阻尼片以及分别铺设于上、下复合材料预浸料层上、下方的复合材料预浸料共同在热压罐中共固化形成嵌入式共固化网格阻尼复合材料构件；