[发明专利]一种增强复合界面连接的纤维金属层板及其制备方法

权利要求书

1.一种增强复合界面连接的纤维金属层板的制备方法，其特征在于：所述层板包括金属层板和纤维预浸带层；所述金属层板分别设置在纤维预浸带层的上下两侧；所述金属层板与纤维预浸带连接的一侧表面均设置有微米级双向波纹仿生结构，且所述双向波纹的表面均设置有纳米级的腐蚀孔洞；所述微米级双向波纹和纳米级腐蚀孔洞共同组成金属层板表面的微结构；

所述微米级双向波纹仿生结构采用正弦函数或余弦函数的形式设置，与人体小肠的绒毛结构或壁虎足上的刚毛结构相似；

所述微米级双向波纹的波峰和波谷在金属层板的表面上呈均匀规则的点阵式排列；

所述微米级双向波纹的波峰和波谷的大小、密度由金属层板与纤维预浸带的复合界面连接性能确定，并通过改变正弦函数或余弦函数的振幅和频率来进行调节；

所述纤维金属层板包括结构设计和铺层设计；根据承载要求，按金属层/纤维层数制造n/(n-1)结构的层板，其中n≥2；根据每层纤维预浸带的纤维方向进行铺层设计，纤维方向为0°或±45°或90°；

所述纤维金属层板的制备方法，包括以下步骤：

S1、金属层板准备：利用数控电火花线切割机，切割出长方形或正方形尺寸的板材，并对板材表面进行清理；

S2、初步除污：利用酒精消毒液对板材表面进行清洗处理，初步清除掉其表面的污染物和杂质，酒精处理完毕以后，再用清水清洗板材的表面，最后用加热烘箱对板材表面进行干燥处理，60℃下烘干12分钟；

S3、双向波纹轧制：将S2处理好的板材放入超精密波纹辊中进行双向轧制；波纹辊的波纹为正弦波或余弦波；第一道次波纹轧制方向设定为平行于板材的一个边，轧制完成后将板材旋转90°进行第二道次轧制；轧制结束后，板材表面会残留一定量的金属颗粒，使用丙酮擦拭金属层板表面，再用无水乙醇擦拭，最后用超声波振荡清洗5min，彻底去除表面的残留物质；

S4、碱洗：将S3处理好的板材放入装有浓度为100g/L的NaOH溶液的碱洗槽中进行碱洗，时间为5min；碱洗后的板材利用超声波继续清洗5min，最后在干燥箱内干燥处理10min；

S5、酸洗：将S4处理好的板材放入装有浓度为100g/L的HCl溶液的酸洗槽中进行酸洗，时间为5min；酸洗后的板材利用超声波继续清洗5min，最后在干燥箱内干燥处理10min；

S6、阳极氧化：对S5处理好的板材进行阳极氧化处理，使用的溶液为100g/L的磷酸溶液，电压为25V，电流为0.5～0.8A，氧化时间为20min；将阳极氧化处理后的板材放入干燥箱中干燥处理10min，得到金属层板；

S7、纤维预浸带准备：将纤维预浸带裁剪成与金属层板样品一致的尺寸大小；热固性纤维预浸带使用前需要在室温环境下解冻并干燥6小时；热塑性纤维预浸带可直接使用；

S8、层板结构以及铺层设计：根据承载要求，按金属层/纤维层数制造n/(n-1)结构的层板，其中n≥2；根据每层纤维预浸带的纤维方向进行铺层设计，纤维方向为0°或±45°或90°；

S9、热压固化：热固性纤维预浸带的纤维金属层板热压固化需要在热压罐进行，压力0.6MPa，温度135℃固化90min；最后，随炉降温至40℃后停止加压并取出纤维金属层板；热塑性纤维预浸带的纤维金属层板通过热模冲压工艺获得，压力0.8MPa，温度240℃固化30min；随炉冷却至室温后卸载压力去除纤维金属层板。

2.根据权利要求1所述一种增强复合界面连接的纤维金属层板，其特征在于：所述金属层板的材料为高强钢或不锈钢或铝合金或镁合金或钛合金。

3.根据权利要求1所述一种增强复合界面连接的纤维金属层板，其特征在于：所述纤维预浸带的材料为芳纶纤维或玻璃纤维或碳纤维或石墨纤维或含硼纤维或晶须。