一種樹脂-鋁基層狀復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種樹脂-鋁基層狀復(fù)合材料風(fēng)扇葉片。
【背景技術(shù)】
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[0002]現(xiàn)代商用飛機(jī)“飛得更高、更快和更安靜”的需求，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和效率提出了新的要求。在氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)和復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，大涵道比商用發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用復(fù)合材料風(fēng)扇葉片，可以進(jìn)一步提高商用飛機(jī)的推重比和燃油效率，降低噪聲和有害氣體排放，增加舒適性和經(jīng)濟(jì)性。
[0003]飛機(jī)為了增大發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比和效率，必須采用更大尺寸的風(fēng)扇，這使得風(fēng)扇段的質(zhì)量占發(fā)動(dòng)機(jī)總質(zhì)量的比例增加，且葉片的結(jié)構(gòu)件抗沖擊性能好，耐磨性能不佳，焊接性能不好，易開裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的是提供一種樹脂-鋁基層狀復(fù)合材料風(fēng)扇葉片，其結(jié)構(gòu)件的材料采用30-40%的樹脂與60-70%的層狀鋁基復(fù)合材料疊層，采用熱壓固化工藝制備而成的復(fù)合材料，其強(qiáng)度大，葉片持久運(yùn)行性好，質(zhì)輕。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種樹脂-鋁基層狀復(fù)合材料風(fēng)扇葉片，所述風(fēng)扇葉片的結(jié)構(gòu)件的材料是由30-40%的樹脂與60-70%的層狀鋁基復(fù)合材料疊層，采用熱壓固化工藝制備而成的復(fù)合材料；
[0007]其中層狀鋁基復(fù)合材料三層，增強(qiáng)體含量由上至下逐層降低，上層增強(qiáng)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40-60%，中層增強(qiáng)體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為上層的一半，下層增強(qiáng)體含量為O。
[0008]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述樹脂為聚碳酸酯樹脂。
[0009]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述層狀鋁基復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟:
[0010](I)將不同質(zhì)量比的增強(qiáng)體粉末與鋁基體粉末分別加入到混料機(jī)中，加入鋼球進(jìn)行混合均勻，制成增強(qiáng)體含量不同的混合粉末；
[0011](2)將增強(qiáng)體含量不同的混合粉末依次封裝于圓柱形鋼模具中，進(jìn)行冷壓成型，得到還錠；
[0012](3)將封裝于圓柱形鋼模具中的坯錠在惰性氣體氣氛下，進(jìn)行熱壓成型，將熱壓成型的圓柱形坯錠封裝入金屬包套中，進(jìn)行高溫真空除氣處理；
[0013](4)將經(jīng)高溫真空除氣處理的坯錠進(jìn)行熱等靜壓致密化，成型為致密度為100%的復(fù)合材料坯錠，最后機(jī)加工去掉熱等靜壓坯錠外面的金屬包套，得到層狀鋁基復(fù)合材料。
[0014]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(I)中，所述增強(qiáng)體為碳化硅或碳化硼，其粒徑大小為 0.2-0.5μηι。
[0015]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，冷壓成型的壓力為10_50MPa，冷壓致密度為 50-70 %。
[0016]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，熱壓成型熱壓溫度為350_500°C，壓力為20-50MPa，熱壓致密度為70 % -90 %。
[0017]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，高溫真空除氣處理的除氣溫度為540-620°C，升溫速度為20-50°C/h。真空度為0.45Pa以下，除氣時(shí)間不超過(guò)28h。
[0018]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(4)中，熱等靜壓溫度與高溫真空除氣處理溫度保持一致，為540-620°C，壓力為100-13010^，保溫保壓611。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]本發(fā)明采用粉末冶金工藝，增強(qiáng)體顆粒的含量可以得到控制；本發(fā)明采用熱壓技術(shù)使得坯錠熱壓致密度為70-90 %，使用惰性氣體保證粉末不會(huì)被氧化，在合適的溫度下進(jìn)行壓制成型，可以讓每層的殘余應(yīng)力都得到釋放，不會(huì)出現(xiàn)層間裂紋；
[0021]且本發(fā)明在層狀鋁基復(fù)合材料中填充樹脂，大大提高了葉片結(jié)構(gòu)件的抗沖擊性能，使得葉片的運(yùn)行性時(shí)間大大增加，耐磨和耐腐蝕性能得到改善。
【具體實(shí)施方式】
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[0022]為了更好的理解本發(fā)明，下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，不會(huì)對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。
[0023]實(shí)施例1
[0024]—種樹脂-鋁基層狀復(fù)合材料風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述風(fēng)扇葉片的結(jié)構(gòu)件的材料是由30%的樹脂與70%的層狀鋁基復(fù)合材料疊層，采用熱壓固化工藝制備而成的復(fù)合材料；
[0025]其中層狀鋁基復(fù)合材料三層，增強(qiáng)體含量由上至下逐層降低，上層增強(qiáng)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，中層增強(qiáng)體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為上層的一半，下層增強(qiáng)體含量為O;
[0026]所述的層狀鋁基復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟:
[0027](I)將不同質(zhì)量比的增強(qiáng)體粉末與鋁基體粉末分別加入到混料機(jī)中，加入鋼球進(jìn)行混合均勻，制成增強(qiáng)體含量不同的混合粉末；
[0028](2)將增強(qiáng)體含量不同的混合粉末依次封裝于圓柱形鋼模具中，在壓力為20MPa的條件下進(jìn)行冷壓成型，冷壓致密度為50%，得到坯錠；
[0029](3)將封裝于圓柱形鋼模具中的坯錠在惰性氣體氣氛下，在350°C，壓力為20MPa下進(jìn)行熱壓成型，熱壓致密度為70%，將熱壓成型的圓柱形坯錠封裝入金屬包套中，在溫度為540°C，升溫速度為20°C/h。真空度為0.45Pa以下進(jìn)行高溫真空除氣處理，除氣時(shí)間不超過(guò)28h；
[0030](4)將經(jīng)高溫真空除氣處理的坯錠在540°C，壓力為10MPa下進(jìn)行熱等靜壓致密化，成型為致密度為100%的復(fù)合材料坯錠，最后機(jī)加工去掉熱等靜壓坯錠外面的金屬包套，得到層狀鋁基復(fù)合材料，其是由40%Si/Al層、20%Si/Al層和鋁層復(fù)合。
[0031]實(shí)施例2
[0032]—種樹脂-鋁基層狀復(fù)合材料風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述風(fēng)扇葉片的結(jié)構(gòu)件的材料是由40%的樹脂與60%的層狀鋁基復(fù)合材料疊層，采用熱壓固化工藝制備而成的復(fù)合材料；
[0033]其中層狀鋁基復(fù)合材料三層，增強(qiáng)體含量由上至下逐層降低，上層增強(qiáng)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，中層增強(qiáng)體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為上層的一半，下層增強(qiáng)體含量為O;
[0034]所述的層狀鋁基復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟:
[0035](I)將不同質(zhì)量比的增強(qiáng)體粉末與鋁基體粉末分別加入到混料機(jī)中，加入鋼球進(jìn)行混合均勻，制成增強(qiáng)體含量不同的混合粉末；
[0036](2)將增強(qiáng)體含量不同的混合粉末依次封裝于圓柱形鋼模具中，在壓力為50MPa的條件下進(jìn)行冷壓成型，冷壓致密度為70%，得到坯錠；
[0037](3)將封裝于圓柱形鋼模具中的坯錠在惰性氣體氣氛下，在500°C，壓力為50MPa下進(jìn)行熱壓成型，熱壓致密度為90 %，將熱壓成型的圓柱形坯錠封裝入金屬包套中，在溫度為620°C，升溫速度為50°C/h。真空度為0.45Pa以下進(jìn)行高溫真空除氣處理，除氣時(shí)間不超過(guò)28h；
[0038](4)將經(jīng)高溫真空除氣處理的坯錠在620°C，壓力為130MPa下進(jìn)行熱等靜壓致密化，成型為致密度為100%的復(fù)合材料坯錠，最后機(jī)加工去掉熱等靜壓坯錠外面的金屬包套，得到層狀鋁基復(fù)合材料，其是由60%Si/Al層、30%Si/Al層和鋁層復(fù)合。
[0039]實(shí)施例3
[0040]—種樹脂-鋁基層狀復(fù)合材料風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述風(fēng)扇葉片的結(jié)構(gòu)件的材料是由32%的樹脂與68%的層狀鋁基復(fù)合材料疊層，采用熱壓固化工藝制備而成的復(fù)合材料；
[0041]其中層狀鋁基復(fù)合材料三層，增強(qiáng)體