[发明专利]一种在液氧环境使用的高压低温复合材料气瓶及制造方法

权利要求书

1.一种在液氧环境使用的高压低温复合材料气瓶，其特征在于，包括：铝合金内衬(1)、液氧相容树脂体系与碳纤维复合层(2)以及铝合金尾座(3)；

所述液氧相容树脂体系与碳纤维复合层(2)覆盖于所述铝合金内衬(1)外表面，所述铝合金尾座(3)与铝合金内衬(1)连接，并位于所述铝合金内衬(1)的尾部，形成用于液氧环境下使用的高压低温符合材料气瓶。

2.根据权利要求1所述的在液氧环境使用的高压低温复合材料气瓶，其特征在于，所述液氧相容树脂体系与碳纤维复合层(2)以环向和螺旋向交替缠绕的方式覆盖于所述铝合金内衬(1)的外表面。

3.根据权利要求1所述的液氧环境使用的高压低温复合材料气瓶，其特征在于，所述液氧相容树脂体系与碳纤维复合层(2)包括液氧相容树脂、固化剂和碳纤维；

所述液氧相容树脂包括：双酚A环氧树脂、四溴双酚F树脂、催化剂、抗氧剂和助剂；

所述固化剂包括环氧树脂固化剂；

所述液氧相容树脂体系是液氧相容树脂与固化剂按照预设比例配比后，溶解搅拌均匀形成。

4.一种在液氧环境使用的高压低温复合材料气瓶的制造方法，其特征在于，包括：

步骤M1：根据复合材料气瓶的盛装容积、使用条件以及使用次数对内衬外形尺寸进行设计，通过包括拉深、旋压、收口及机加工工艺制成铝合金内衬；

步骤M2：将铝合金内衬与铝合金尾座相连接；

步骤M3：将液氧相容树脂与固化剂按照预设比例进行配比后固化成符合预设条件的液氧相容树脂体系；

步骤M4：将液氧相容树脂体系经过液氧冲击试验和力学性能试验验证液氧相容树脂在液氧环境中使用不会发生液氧不兼容现象；

步骤M5：根据复合材料缠绕层的强度设计得到缠绕层的层数及壁厚；

步骤M6：缠绕前，将缠绕过程中所用工装设备进行除油处理；

步骤M7：将铝合金内衬装卡在缠绕机上，将内衬外表面进行除油处理，将碳纤维，液氧相容树脂与固化剂按预设比例进行配比，配比后在高温水浴环境中进行加热搅拌溶解，将配置好的胶液倒入浸胶槽中，使纤维束浸润到树脂中以环向与螺旋向相结合的缠绕方式在铝合金内衬上进行缠绕；

步骤M8：将缠绕完成后的复合材料气瓶放置于加热炉中进行固化；

步骤M9：将固化后复合材料气气瓶进行液压强度试验、气密试验、液压疲劳试验、水压爆破试验，液压强度试验、气密试验和液压疲劳试验，试验结果满足用于液氧环境使用的低温复合材料气瓶的使用要求；

步骤M10：将完成加工及试验的用于高压低温复合材料气瓶进行除油脱脂处理。

5.根据权利要求4所述的在液氧环境使用的高压低温复合材料气瓶的制造方法，其特征在于，所述步骤M2包括：通过升温加热搅拌的方法对液氧相容树脂与固化剂进行溶解搅拌形成液氧相容树脂体系。

6.根据权利要求4所述的在液氧环境使用的高压低温复合材料气瓶的制造方法，其特征在于，所述步骤M3中液氧冲击试验包括：将液氧相容树脂与固化剂预设比例进行配比后固化成预设个直径、厚度为预设条件的圆片，根据预设标准测试液氧相容性；若预设次数冲击试验无敏感反应，则表示液氧相容树脂与液氧相容；

所述敏感反应包括：烧焦、闪光、爆炸和/或燃烧现象。

7.根据权利要求4所述的在液氧环境使用的高压低温复合材料气瓶的制造方法，其特征在于，所述步骤M3中力学性能试验包括：按照预设标准测试树脂与碳纤维相结合试样在常温及液氮温度下的拉伸强度及剪切强度；在万能力学试验机进行常温及液氮温度下的力学性能测试，拉伸试样预设组数据，剪切试样预设组数据，测试后取平均值判定是否满足使用要求。

8.根据权利要求4所述的在液氧环境使用的高压低温复合材料气瓶的制造方法，其特征在于，所述步骤M6包括：在缠绕工艺上采用持续少量多次配胶的方法进行缠绕。