[发明专利]集合增材制造与复合材料的立体编织材料及其制备方法

说明书

一种集合增材制造与复合材料的立体编织材料及其制备方法，该立体编织材料包括金属基体，其上设有麻花辫孔道；以及碳纤维复合材料，其设置在麻花辫孔道内与金属基体形成立体编织材料。本发明结合了增材制造可实现自由制造的工艺优势和碳纤维复合材料质轻、疲劳特性好的优点，首先增材制造带有“麻花辫”异形通孔的金属基体，然后将预浸料穿入麻花辫孔道并固化，便可自然形成金属与复材麻花辫式编织结构的强化体，新材料提高了增材制造结构件的疲劳特性，同时较大程度减轻了全金属结构的重量。

技术领域

本发明属于增材制造及复合材料加工领域，具体涉及一种集合增材制 造与复合材料的立体编织材料及其制备方法。

背景技术

增材制造技术由于具有可实现自由制造，且无需磨具、节省材料等优 点在航空航天、国防军工、生物医药等领域得到了越来越多的应用，但同 时增材制造存在着疲劳强度低，尤其层与层间结合强度较弱等的问题，其 在主承力件上的应用受到了严重的限制。碳纤维复合材料质轻、比强度高、 疲劳特性好，在航空航天、汽车船舶、国防军工等领域也得到了越来越多 的应用，但复合材料成型复杂结构十分困难，精度较难保证，工艺稳定性 也较差。

由此可见单一材料和工艺已经很难满足工程实际的需求，需要我们集 合各种材料及工艺优势，研发先进的材料工艺。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种集合增材制造与复合 材料的立体编织材料及其制备方法，以期至少部分地解决上述技术问题中 的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种集合增材制 造与复合材料的立体编织材料，包括：

金属基体，其上设有麻花辫孔道；以及

碳纤维复合材料，其设置在麻花辫孔道内与金属基体形成立体编织材 料。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种如上所述立体编织材料的制 备方法，包括：将碳纤维复合材料的预浸料放入到金属基体的麻花辫孔道 中固化成型后形成立体编织材料。

基于上述技术方案可知，本发明的集合增材制造与复合材料的立体编 织材料及其制备方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：

1、本发明结合了增材制造可实现自由制造的工艺优势和碳纤维复合 材料质轻、疲劳特性好的优点，首先增材制造带有“麻花辫”异形通孔的 金属基体，然后将预浸料穿入麻花辫孔道并固化，便可自然形成金属与复 材麻花辫式编织结构的强化体，新材料提高了增材制造结构件的疲劳特性， 同时较大程度减轻了全金属结构的重量；

2、本发明既具有增材制造可实现自由制造的工艺优势，能轻易实现 复杂结构的成型制造，又实现了金属与复合材料的立体编织，将金属与复 合材料形成有机整体，具有质轻、高强的特点。

附图说明

图1为本发明实施例的集合增材制造与复合材料的立体编织材料的立 体结构示意图；

图2为本发明实施例的带有麻花辫孔道结构的金属基体结构示意图；

图3为本发明实施例的穿入预浸料的金属基体结构示意图；

图4为本发明实施例的金属基体内部复合材料结构示意图；

图5为图3沿AOB线剖面结构示意图。

附图标记说明：

1-金属基体；2-麻花辫孔道；3-碳纤维复合材料；4-立体编织材料；5- 尼龙垂钓线；6-圆柱形预浸料。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。