[发明专利]轻质抗冲击密度梯度复合材料、风扇包容机匣及其制备方法和应用

权利要求书

1.轻质抗冲击密度梯度复合材料风扇包容机匣，其特征在于：所述风扇包容机匣为三层复合结构，依次包括碳纤维增强树脂基复合材料层、碳纤维/芳纶纤维增强树脂基复合材料层和芳纶纤维增强树脂基复合材料层，所述三个复合材料层的厚度比为6～8：1～2：4～6；所述三个复合材料层中的树脂为环氧树脂；

所述环氧树脂为130℃中温固化环氧树脂或180℃高温固化环氧树脂；

所述碳纤维/芳纶纤维增强树脂基复合材料层中碳纤维与芳纶纤维的体积比为1～2:1～2；

所述碳纤维增强树脂基复合材料层的密度为1.55～1.65g/cm³、碳纤维/芳纶纤维增强树脂基复合材料层的密度为1.40～1.54g/cm³和芳纶纤维增强树脂基复合材料层的密度为1.35～1.39g/cm³；所述碳纤维增强树脂基复合材料层抗剪切破坏，碳纤维/芳纶纤维增强树脂基复合材料层抗分层破坏，芳纶纤维增强树脂基复合材料层抗拉伸断裂破坏。

2.权利要求1所述的轻质抗冲击密度梯度复合材料风扇包容机匣的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)、将碳纤维织物预浸料、碳纤维及芳纶混杂纤维织物预浸料、芳纶纤维织物预浸料裁切成带状预浸料，依次缠绕在包容机匣阳模成型模具上，缠绕至要求厚度后，包覆隔离材料、透气材料及真空袋，在热压罐中进行吸胶预压实，其中吸胶温度50℃～80℃，保温时间为1.5～2.5h，压力为0.3MPa～0.5MPa；

(2)、吸胶预压实后包覆隔离材料、透气材料及真空袋，在热压罐中进行固化，固化温度为120℃～190℃，固化时间为4h～5h，固化压力为0.6MPa～0.8MPa；

(3)、脱模后，对得到的轻质抗冲击密度梯度复合材料风扇包容机匣的端面进行加工，完成制备。

3.根据权利要求2所述的轻质抗冲击密度梯度复合材料风扇包容机匣的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中碳纤维织物预浸料包括碳纤维织物增强体与树脂，碳纤维及芳纶混杂纤维织物预浸料包括碳纤维及芳纶混杂纤维织物增强体与树脂，芳纶纤维织物预浸料包括芳纶纤维织物增强体与树脂，所述树脂为环氧树脂。

4.根据权利要求2所述的轻质抗冲击密度梯度复合材料风扇包容机匣的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中设置两次吸胶预压实过程，分别在碳纤维织物预浸料铺层完成后，以及碳纤维及芳纶混杂纤维织物预浸料铺层完成后，吸胶预压实采用真空袋/热压罐的方式进行，吸胶时，真空表压不大于-0.097MPa，升温速率20℃/h～60℃/h，温度升至75～80℃时加压至0.3～0.4MPa，然后保温1.5～2.5h，保温结束后以30℃～60℃/h降温速率降温至60℃以下完成吸胶预压实。

5.根据权利要求2所述的轻质抗冲击密度梯度复合材料风扇包容机匣的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)进行固化时，真空表压不大于-0.097MPa，升温速率20℃～60℃/h，温度升至110～125℃时加压至0.60～0.70MPa，保温20～40min后继续升温，升温至125～135℃时，保温4h～5h，随后以30℃-60℃/h降温速率降温至60℃以下完成固化；或者真空表压不大于-0.097MPa，升温速率20℃～60℃/h，温度升至110～125℃时加压至0.60～0.70MPa，保温20～40min后继续升温，升温至175～185℃时，保温4h～5h，随后以30℃-60℃/h降温速率降温至60℃以下完成固化。

6.根据权利要求2所述的轻质抗冲击密度梯度复合材料风扇包容机匣的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的碳纤维织物预浸料是将面密度为180～240g/m²的斜纹织物用干法制备工艺制备成树脂含量为38～42％的预浸料；所述芳纶织物预浸料是将面密度为83～93g/m²的缎纹芳纶纤维织物用干法制备工艺制备成树脂含量为45～51％的预浸料；所述碳纤维及芳纶混杂纤维织物预浸料是将碳纤维及芳纶纤维进行混编，形成层内混杂平纹织物，并用干法制备工艺制备成树脂含量为42～48％的预浸料。