[发明专利]填充MRE夹层的纤维金属混杂复合材料及其制备方法

说明书

本发明的填充MRE夹层的纤维金属混杂复合材料及其制备方法。复合材料包括包裹有铁粉，润滑剂与基体混合形成原料的层合板，以层合板为中间层，上下相应对称依次设置有纤维布层和合金板层，所述的层合板表面紧密缠绕有铜线。制备时，按原料配比混合，上下铺设合金板，碾压形成层合板后缠绕铜线，以层合板为中心，上下依次铺设纤维布与合金板，各层见通过胶结碾压，制得填充MRE夹层的纤维金属混杂复合材料。该方法过程简单，工艺成熟。层合板中磁流变弹性体材料提高了阻尼和能量吸收效率，并可以通过控制线圈中电流改变磁场，在一定范围内对其刚度、阻尼特性进行控制。

技术领域：

本发明属于纤维金属混杂复合材料设计制备技术领域，具体涉及一种填充MRE夹层的纤维金属混杂复合材料及其制备方法。

背景技术：

纤维金属混杂复合材料是一种新型的非匀质复合材料，其结合了金属材料良好的延展性、耐腐蚀等优点和纤维增强复合材料的轻质、高强度等特征，近年来逐步在军机、民机的机身蒙皮、垂直和水平尾翼前缘、整流板、整流罩、上机身壁板及上壁板长桁得到广泛使用。随着上述复合材料的结构构型越来越复杂，工作环境越来越恶劣，如何降低由于振动、外物碰撞冲击等引发的疲劳失效等问题越来越受到科学工作者的关注。若能够有效运用磁流变材料在外加磁场后阻尼性能可调节的性质，并对填充该类型材料后，带有夹层(或芯层)的纤维金属混杂复合材料结构的刚度与阻尼性能等动态特性进行主动控制，则可极大地提升其抗振性、耐冲击性、疲劳耐久性和工作稳定性。

目前，人们对带有弹性体夹层的层合结构，进行了深入研究和设计，但依旧存在一些问题。现有技术包括涉及带有粘弹性芯层的多功能复合材料，该材料在抗冲击、降噪方面有独到的优势，然而，由于所选用粘弹性芯层材料及结构的限制，无法实现对其材料特性进行主动控制。另有泡沫铝夹芯复合结构，经过多次的热处理极易对其芯层性能造成影响，且由于泡沫铝芯层材料的局限性，其与面板结合性能、结合强度存在不足，易导致密度分布不均等问题。还包括有层状结构的泡沫蜂窝夹芯板，主要应用于高速动车组、城轨、地铁车辆。然而，泡沫蜂窝芯结构制备时易破损、塌陷，制备过程较为复杂，填充一致性难以得到保证。上述技术主要涉及具有粘弹性夹层材料的制备方法，并不能对其材料特性(刚度、阻尼等参数)进行主动控制。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种填充MRE夹层的纤维金属混杂复合材料及其制备方法，将一种新型材料——磁流变材料引入纤维金属混杂复合材料的设计制备中，并采用通电施加磁场的方式，实现吸能和控制阻尼性能等多种优势于一身的填充磁流变弹性体夹层的多层纤维金属混杂复合材料制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

填充MRE夹层的纤维金属混杂复合材料包括层合板，以层合板为中间层，上下相应对称依次设置有纤维布层和合金板层；其中，所述的层合板表面紧密缠绕有铜线，所述的层合板由合金板包裹原料而成，所述原料及质量百分含量为，铁粉60～80％，润滑剂10～20％，基体10～20％。

所述的铁粉为羰基铁粉。

所述的润滑剂为硅油，硅油型号为PMX200。

所述的基体为硅橡胶，硅橡胶为704硅橡胶。

所述的层合板所包裹的原料厚度为0.8～1.5mm，纤维布层总层数为12～16层，合金板层为铝合金板或钛合金板，单层厚度为0.3mm，层合板中合金板为铝合金板或钛合金板，单层厚度为0.3mm。

填充MRE夹层的纤维金属混杂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，预混材料制备：

按质量百分含量，分别称取铁粉60～80％，润滑剂10～20％，基体10～20％，将三者混合，搅拌均匀，获得具有流动性的预混材料；

步骤2，层合板制备：