CN109878149A - 一种复合材料结构及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合材料结构及其生产方法，所述复合材料结构包括基体,所述基体的表面包覆有碳纤维材料和预浸料，所述预浸料浸入所述碳纤维材料形成复合层。所述生产方法包括如下步骤，第一步：准备基体、碳纤维材料和预浸料；第二步：将碳纤维材料包覆在基体上；第三步：在包覆有碳纤维材料的基体上涂刷预浸料，使预浸料浸入碳纤维材料形成复合层，干后即可。该复合材料结构抗屈服能力高，强度高，增强了抗拉强度，变得更加轻量化的同时更加耐腐蚀，加工制作过程中能够大大节省钢材，使得该材料可广泛应用于各种领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料及其生产方法，尤其涉及一种复合材料结构及其生产方法。
背景技术
现有技术中，在航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业领域、运动器材和休闲用品等领域中，常常用到钢材，然而使用钢材加工曲面不方便。如果有焊接工艺的话，其表面焊接节点相贯线复杂，给加工制造过程带来极大的不便。而且钢材与空气接触会生锈，除锈十分困难，防腐性能差。在极度追求器材轻量化的今天，若使用轻量化的钢材并且用抽管技术把管壁抽得极薄，会导致安全性能下降，限制了钢材的使用，因此在竞赛级别的车架中很少看见钢架。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种复合材料结构，抗屈服能力高，强度高，增强了抗拉强度，变得更加轻量化的同时更加耐腐蚀，加工制作过程中能够大大节省钢材，使得该材料不仅可广泛应用于航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业领域、运动器材和休闲用品等领域中，更可应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、球棒等体育领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种复合材料结构的生产方法，用该生产方法生产的复合材料结构抗屈服能力高，强度高，增强了抗拉强度，变得更加轻量化的同时更加耐腐蚀，加工制作过程中能够大大节省钢材，使得该材料不仅可广泛应用于航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业领域、运动器材和休闲用品等领域中，更可应用于飞机制造等军工领域、球棒等体育领域、风力发电叶片等工业领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
为了解决上述第一个技术问题，本发明提供了一种复合材料结构，包括基体，其特征在于：所述基体的表面包覆有碳纤维材料和预浸料，所述预浸料浸入所述碳纤维材料形成复合层。
所述基体由抗拉伸强度与抗屈服强度之间差值比较大强度高韧性好的材料制成。
所述基体由金属材料制成或由非金属材料制成。
所述金属材料包括钢合金、铝合金、钛合金、超低碳铁-镍-钴合金、结构钢、低价钢、铸铁、铸钢、镍铬钼调质钢、超高强度钢。
所述钢合金一般选用结构钢4130抗拉强度σb(MPa)：≥930(95)屈服强度σs(MPa)：≥785(80)。
Q235为最常用的低价钢材，抗拉强度(σb/MPa)：375-500抗屈服235MPa。
铸铁包括：
球墨铸铁：QT350-22AL、QT350-22AR、QT350-22A、QT400-18AL、QT400-18AR、QT450-10A、QT550-5A、QT800-2A、QT900-2A、QT900～2、QT800～2、QT700～2、QT600～3、QT500～7、QT450～10、QT400～15、QT400～18。
灰口铸铁：HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350。
耐热铸铁：RTSi～5.5、RTCr～0.8、TH300-06、KTH350。
铸钢包括：
中碳铸钢：ZG270-500、ZG35SiMn、ZG310-570、ZG340-640。
碳素钢：WCA(ZG205-415)、WCB(ZG250-485)、WCC(ZG275-485)。
合金铸钢：ZG20Mn、ZG55CrMnMo。
低合金钢：Q345A、Q345B、Q345D、Q345E。
镍铬钼调质钢4340(40CrNiMo)。
碳含量0.45％的镍铬钼钒钢D6AC(45CrNiMoV)。
碳含量0.30％的铬锰硅镍钢(30CrMnSiNi2A)。
在4340钢基础上通过加入硅1.6％和钒0.1％而研制成的300M钢(43CrNiSiMoV)。
不含镍的硅锰钼钒钢。
硅锰铬钼钒钢。
高合金中碳Ni-Co(9Ni-4Co-××)型超高强度钢。
主要牌号有HP9-4-25，HP9-4-30，HP9-4-45以及改型的AF1410(0.16％C-10％Ni-14％Co-1％Mo-2％Cr-0.05％V)。
25％Ni、20％Ni、18％Ni和12％Ni。
18％Ni型应用较广，为含有钼、钛等强化原素的超低碳铁-镍(18％)-钴(8.5％)合金，包括3个牌号：18％Ni(200)、18％Ni(250)、和18％Ni(300)(200、250、300为抗拉强度等级，单位为Ksi)。
17-7PH(OCr17Ni7Al)、PH15-7Mo(OCr15Ni7Mo2Al)和AFC-77(15Cr15Mo5Co14V)。
1Cr18Ni9Ti。
HRB钢筋：HRB335(老牌号为20MnSi)、HRB400(牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)、HRB500。
合金结构钢型号：20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl、20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl。
钢管型号：10#、20#、35#、45#、60#、16Mn、Q345B、20G、20cr、40Cr、45Mn2、40Mn2、37Mn5、j55、N80、42CrMo、35crmo、15crmo、12Cr1MoV、1Cr5Mo、10CrMo910、T91、4130、q235、q275、q195、q215、q255、q295、q345、q390。
铝合金为：1A99、1A97、1A95、1A93、1A90、1A85、1A80A、1070、1070A、1307A、1060、1050、1050A、1A50、1350、1145、1A30、1160、1200、12352A01、2A02、2A04、2A06、2A10、2A16、2B16、2A17、2A20、2A21、2A90、2004、2011、2014、2014A、2618、2219、2024、2124、2A11、2B11、2A12、2A13、2A14、2A25、2A49、2A50、2A70、2A80、2214、2017、2017A、2177、2218、3003、3004、4043、5000、5005、5052、5083、6061、6063、7075、7N01。
所述非金属材料包括：塑料、玻璃、工业陶瓷、橡胶、皮革、木头、泡沫、纸盒子、布、玻璃钢、水泥。
所述基体是板体或杆体或管体或实心体。
所述基体是圆管、半圆管、方管、六角管、八角管、扁管H形材、C型材-等边角形材--不等边形材。
所述基体板材、弯折板材、冲压板材、车削板材、瓦楞板材、花纹板材。
所述基体是冲压件、铸造件、锻造件、异形件。
所述碳纤维材料包括碳纤维布。
所述碳纤维布包括机织碳纤维布、针织碳纤维布、编织碳纤维布、碳纤维预浸布、碳纤维无纺布、碳纤维帘布。
所述机织碳纤维布包括平纹布、斜纹布、缎纹布、单向布、蜂窝布、双向布。
所述针织碳纤维布包括经编布、纬编布、圆机布、横机布。
所述编织碳纤维布包括套管、盘根、编织带、二维布、三维布、立体编织布。
所述碳纤维预浸布包括干法预浸布、湿法预浸布、单向预浸布、预浸带、无托布、有托布等。
所述碳纤维无纺布包括非织造布、碳纤维毡、碳毡。
所述碳毡包括短切毡、连续毡、表面毡，针刺毡，缝合毡。
所述预浸料是涂在碳纤维材料上凝固后变硬的材料。
所述预浸料是树脂、有机硅成形灌装胶或PU塑料。
本发明的复合材料结构与现有技术相比具有以下有益效果。
1、本技术方案由于采用了所述基体的表面包覆有碳纤维材料和预浸料，所述预浸料浸入所述碳纤维材料形成复合层的技术手段，所以，抗屈服能力高，强度高，增强了抗拉强度，变得更加轻量化的同时更加耐腐蚀，加工制作过程中能够大大节省钢材，使得该材料不仅可广泛应用于航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业领域、运动器材和休闲用品等领域中，更可应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、球棒等体育领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
2、本技术方案由于采用了所述基体由抗拉伸强度与抗屈服强度之间差值比较大强度高韧性好的材料制成的技术手段，所以，具有更高的抗屈服能力。
3、本技术方案由于采用了所述基体由金属材料制成或由非金属材料制成的技术手段，所以，可以根据不同客户的需求和实际情况生产出多种复合材料结构。
4、本技术方案由于采用了所述金属材料包括钢合金、铝合金、钛合金、超低碳铁-镍-钴合金、结构钢、低价钢、铸铁、铸钢、镍铬钼调质钢、超高强度钢；所述钢合金一般选用结构钢4130抗拉强度σb(MPa)：≥930(95)屈服强度σs(MPa)：≥785(80)；Q235为最常用的低价钢材，抗拉强度(σb/MPa)：375-500抗屈服235MPa；铸铁包括：球墨铸铁：QT350-22AL、QT350-22AR、QT350-22A、QT400-18AL、QT400-18AR、QT450-10A、QT550-5A、QT800-2A、QT900-2A、QT900～2、QT800～2、QT700～2、QT600～3、QT500～7、QT450～10、QT400～15、QT400～18；灰口铸铁：HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350；耐热铸铁：RTSi～5.5、RTCr～0.8、TH300-06、KTH350；铸钢包括：中碳铸钢：ZG270-500、ZG35SiMn、ZG310-570、ZG340-640；碳素钢：WCA(ZG205-415)、WCB(ZG250-485)、WCC(ZG275-485)；合金铸钢：ZG20Mn、ZG55CrMnMo；低合金钢：Q345A、Q345B、Q345D、Q345E；镍铬钼调质钢4340(40CrNiMo)；碳含量0.45％的镍铬钼钒钢D6AC(45CrNiMoV)；碳含量0.30％的铬锰硅镍钢(30CrMnSiNi2A)；在4340钢基础上通过加入硅1.6％和钒0.1％而研制成的300M钢(43CrNiSiMoV)；不含镍的硅锰钼钒钢；硅锰铬钼钒钢；高合金中碳Ni-Co(9Ni-4Co-××)型超高强度钢；主要牌号有HP9-4-25，HP9-4-30，HP9-4-45以及改型的AF1410(0.16％C-10％Ni-14％Co-1％Mo-2％Cr-0.05％V)；25％Ni、20％Ni、18％Ni和12％Ni；18％Ni型应用较广，为含有钼、钛等强化原素的超低碳铁-镍(18％)-钴(8.5％)合金，包括3个牌号：18％Ni(200)、18％Ni(250)、和18％Ni(300)(200、250、300为抗拉强度等级，单位为Ksi)；17-7PH(OCr17Ni7Al)、PH15-7Mo(OCr15Ni7Mo2Al)和AFC-77(15Cr15Mo5Co14V)；1Cr18Ni9Ti；HRB钢筋：HRB335(老牌号为20MnSi)、HRB400(牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)、HRB500；合金结构钢型号：20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl、20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl；钢管型号：10#、20#、35#、45#、60#、16Mn、Q345B、20G、20cr、40Cr、45Mn2、40Mn2、37Mn5、j55、N80、42CrMo、35crmo、15crmo、12Cr1MoV、1Cr5Mo、10CrMo910、T91、4130、q235、q275、q195、q215、q255、q295、q345、q390；铝合金为：1A99、1A97、1A95、1A93、1A90、1A85、1A80A、1070、1070A、1307A、1060、1050、1050A、1A50、1350、1145、1A30、1160、1200、12352A01、2A02、2A04、2A06、2A10、2A16、2B16、2A17、2A20、2A21、2A90、2004、2011、2014、2014A、2618、2219、2024、2124、2A11、2B11、2A12、2A13、2A14、2A25、2A49、2A50、2A70、2A80、2214、2017、2017A、2177、2218、3003、3004、4043、5000、5005、5052、5083、6061、6063、7075、7N01的技术手段，所以，用途广泛，涵盖航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业领域、运动器材和休闲用品等领域中，更可应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、球棒等体育领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
5、本技术方案由于采用了所述非金属材料包括：塑料、玻璃、工业陶瓷、橡胶、皮革、木头、泡沫、纸盒子、布、玻璃钢、水泥的技术手段，所以，可以根据不同客户的需求和实际情况生产出多种复合材料结构。
6、本技术方案由于采用了所述基体是板体或杆体或管体或实心体；所述基体是圆管、半圆管、方管、六角管、八角管、扁管H形材、C型材-等边角形材--不等边形材；所述基体板材、弯折板材、冲压板材、车削板材、瓦楞板材、花纹板材；所述基体是冲压件、铸造件、锻造件、异形件的技术手段，所以，用途广泛，可生产多种多样形状和构造的复合材料结构。
7、本技术方案由于采用了所述碳纤维材料包括碳纤维布；所述碳纤维布包括机织碳纤维布、针织碳纤维布、编织碳纤维布、碳纤维预浸布、碳纤维无纺布、碳纤维帘布；所述机织碳纤维布包括平纹布、斜纹布、缎纹布、单向布、蜂窝布、双向布；所述针织碳纤维布包括经编布、纬编布、圆机布、横机布；所述编织碳纤维布包括套管、盘根、编织带、二维布、三维布、立体编织布；所述碳纤维预浸布包括干法预浸布、湿法预浸布、单向预浸布、预浸带、无托布、有托布等；所述碳纤维无纺布包括非织造布、碳纤维毡、碳毡；所述碳毡包括短切毡、连续毡、表面毡，针刺毡，缝合毡的技术手段，所以，可以根据不同客户的需求和实际情况生产出多种复合材料结构。
8、本技术方案由于采用了所述预浸料是涂在碳纤维材料上凝固后变硬的材料；所述预浸料是树脂、有机硅成形灌装胶或PU塑料的技术手段，所以，可与碳纤维材料形成复合材料结构体系，具有更高的抗屈服能力以及重量轻等优异性能。
为了解决上述第二个技术问题，本发明提供了一种复合材料结构的生产方法，所述复合材料结构是如前所述的复合材料结构。
第一步：准备基体、碳纤维材料和预浸料。
第二步：将碳纤维材料包覆在基体上。
第三步：在包覆有碳纤维材料的基体上涂刷预浸料，使预浸料浸入碳纤维材料中形成复合层，干后即可。
所述基体1是钢管或钢板或异型材。
所述碳纤维材料2是单向碳纤维布。
将单向碳纤维布单向环状反复缠绕在工件表面；或者，
将单向碳纤维布单向呈斜线环状反复缠绕在工件表面；或者，
将单向碳纤维布单向呈松缓环状反复缠绕在工件表面；或者，
将单向碳纤维布纵向呈鱼鳞状覆盖在工件表面。
本发明的复合材料结构的生产方法与现有技术相比具有以下有益效果。
1、本技术方案由于采用了所述复合材料结构的生产方法，包括如下步骤，第一步：准备基体、碳纤维材料和预浸料；第二步：将碳纤维材料包覆在基体上；第三步：在包覆有碳纤维材料的基体上涂刷预浸料，干后即可的技术手段，所以，抗屈服能力高，强度高，增强了抗拉强度，变得更加轻量化的同时更加耐腐蚀，加工制作过程中能够大大节省钢材，使得该材料不仅可广泛应用于航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业领域、运动器材和休闲用品等领域中，更可应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、球棒等体育领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
2、本技术方案由于采用了所述基体是钢管或钢板或异型材；所述碳纤维材料是单向碳纤维布；将单向碳纤维布单向环状反复缠绕在工件表面；或者，将单向碳纤维布单向呈斜线环状反复缠绕在工件表面；或者，纤维布单向呈松缓环状反复缠绕在工件表面；或者，将单向碳纤维布纵向呈鱼鳞状覆盖在工件表面的技术手段，所以，基体的外表面与所述碳纤维材料的内壁精密联合，且所述基体与所述碳纤维材料结构层同轴，形成复合材料结构体系，具有更高的抗屈服能力，重量轻，加数倍抗拉强度的同时还能节省大量材料，而且因碳纤维材料的包裹无需喷漆就能达到防锈的效果，既环保又防锈。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的一种复合材料结构及其生产方法作进一步的详细描述。
图1为本发明一种复合材料结构基体为圆管时的结构示意图。
图2为本发明一种复合材料结构基体为方管、板材等时的结构示意图。
图3为本发明一种复合材料结构单向碳纤维布单向环状缠绕在工件表面时的结构示意图。
图4为本发明一种复合材料结构单向碳纤维布单向斜线缠绕在工件表面时的结构示意图。
附图标记说明如下。
1～基体；
2～碳纤维材料；
3～预浸料。
具体实施方式
如图1至图4所示，本实施方式提供一种复合材料结构,所述基体1的表面包覆有碳纤维材料2和预浸料3，所述预浸料3浸入所述碳纤维材料2形成复合层。
本实施方式由于采用了所述基体的表面包覆有碳纤维材料和预浸料，所述预浸料浸入所述碳纤维材料形成复合层的技术手段，所以，抗屈服能力高，强度高，增强了抗拉强度，变得更加轻量化的同时更加耐腐蚀，加工制作过程中能够大大节省钢材，使得该材料不仅可广泛应用于航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业领域、运动器材和休闲用品等领域中，更可应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、球棒等体育领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
如图1至图4所示，本实施方式所述基体1由抗拉伸强度与抗屈服强度之间差值比较大强度高韧性好的材料制成。
本实施方式由于采用了所述基体由抗拉伸强度与抗屈服强度之间差值比较大强度高韧性好的材料制成的技术手段，所以，具有更高的抗屈服能力。
如图1至图4所示，本实施方式所述基体1由金属材料制成或由非金属材料制成。
本实施方式由于采用了所述基体由金属材料制成或由非金属材料制成的技术手段，所以，可以根据不同客户的需求和实际情况生产出多种复合材料结构。
本实施方式所述金属材料包括钢合金、铝合金、钛合金、超低碳铁-镍-钴合金、结构钢、低价钢、铸铁、铸钢、镍铬钼调质钢、超高强度钢；所述钢合金一般选用结构钢4130抗拉强度σb(MPa)：≥930(95)屈服强度σs(MPa)：≥785(80)；Q235为最常用的低价钢材，抗拉强度(σb/MPa)：375-500抗屈服235MPa；铸铁包括：球墨铸铁：QT350-22AL、QT350-22AR、QT350-22A、QT400-18AL、QT400-18AR、QT450-10A、QT550-5A、QT800-2A、QT900-2A、QT900～2、QT800～2、QT700～2、QT600～3、QT500～7、QT450～10、QT400～15、QT400～18；灰口铸铁：HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350；耐热铸铁：RTSi～5.5、RTCr～0.8、TH300-06、KTH350；铸钢包括：中碳铸钢：ZG270-500、ZG35SiMn、ZG310-570、ZG340-640；碳素钢：WCA(ZG205-415)、WCB(ZG250-485)、WCC(ZG275-485)；合金铸钢：ZG20Mn、ZG55CrMnMo；低合金钢：Q345A、Q345B、Q345D、Q345E；镍铬钼调质钢4340(40CrNiMo)；碳含量0.45％的镍铬钼钒钢D6AC(45CrNiMoV)；碳含量0.30％的铬锰硅镍钢(30CrMnSiNi2A)；在4340钢基础上通过加入硅1.6％和钒0.1％而研制成的300M钢(43CrNiSiMoV)；不含镍的硅锰钼钒钢；硅锰铬钼钒钢；高合金中碳Ni-Co(9Ni-4Co-××)型超高强度钢；主要牌号有HP9-4-25，HP9-4-30，HP9-4-45以及改型的AF1410(0.16％C-10％Ni-14％Co-1％Mo-2％Cr-0.05％V)；25％Ni、20％Ni、18％Ni和12％Ni；18％Ni型应用较广，为含有钼、钛等强化原素的超低碳铁-镍(18％)-钴(8.5％)合金，包括3个牌号：18％Ni(200)、18％Ni(250)、和18％Ni(300)(200、250、300为抗拉强度等级，单位为Ksi)；17-7PH(OCr17Ni7Al)、PH15-7Mo(OCr15Ni7Mo2Al)和AFC-77(15Cr15Mo5Co14V)；1Cr18Ni9Ti；HRB钢筋：HRB335(老牌号为20MnSi)、HRB400(牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)、HRB500；合金结构钢型号：20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl、20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl；钢管型号：10#、20#、35#、45#、60#、16Mn、Q345B、20G、20cr、40Cr、45Mn2、40Mn2、37Mn5、j55、N80、42CrMo、35crmo、15crmo、12Cr1MoV、1Cr5Mo、10CrMo910、T91、4130、q235、q275、q195、q215、q255、q295、q345、q390；铝合金为：1A99、1A97、1A95、1A93、1A90、1A85、1A80A、1070、1070A、1307A、1060、1050、1050A、1A50、1350、1145、1A30、1160、1200、12352A01、2A02、2A04、2A06、2A10、2A16、2B16、2A17、2A20、2A21、2A90、2004、2011、2014、2014A、2618、2219、2024、2124、2A11、2B11、2A12、2A13、2A14、2A25、2A49、2A50、2A70、2A80、2214、2017、2017A、2177、2218、3003、3004、4043、5000、5005、5052、5083、6061、6063、7075、7N01。
本实施方式由于采用了所述金属材料包括钢合金、铝合金、钛合金、超低碳铁-镍-钴合金、结构钢、低价钢、铸铁、铸钢、镍铬钼调质钢、超高强度钢；所述钢合金一般选用结构钢4130抗拉强度σb(MPa)：≥930(95)屈服强度σs(MPa)：≥785(80)；Q235为最常用的低价钢材，抗拉强度(σb/MPa)：375-500抗屈服235MPa；铸铁包括：球墨铸铁：QT350-22AL、QT350-22AR、QT350-22A、QT400-18AL、QT400-18AR、QT450-10A、QT550-5A、QT800-2A、QT900-2A、QT900～2、QT800～2、QT700～2、QT600～3、QT500～7、QT450～10、QT400～15、QT400～18；灰口铸铁：HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350；耐热铸铁：RTSi～5.5、RTCr～0.8、TH300-06、KTH350；铸钢包括：中碳铸钢：ZG270-500、ZG35SiMn、ZG310-570、ZG340-640；碳素钢：WCA(ZG205-415)、WCB(ZG250-485)、WCC(ZG275-485)；合金铸钢：ZG20Mn、ZG55CrMnMo；低合金钢：Q345A、Q345B、Q345D、Q345E；镍铬钼调质钢4340(40CrNiMo)；碳含量0.45％的镍铬钼钒钢D6AC(45CrNiMoV)；碳含量0.30％的铬锰硅镍钢(30CrMnSiNi2A)；在4340钢基础上通过加入硅1.6％和钒0.1％而研制成的300M钢(43CrNiSiMoV)；不含镍的硅锰钼钒钢；硅锰铬钼钒钢；高合金中碳Ni-Co(9Ni-4Co-××)型超高强度钢；主要牌号有HP9-4-25，HP9-4-30，HP9-4-45以及改型的AF1410(0.16％C-10％Ni-14％Co-1％Mo-2％Cr-0.05％V)；25％Ni、20％Ni、18％Ni和12％Ni；18％Ni型应用较广，为含有钼、钛等强化原素的超低碳铁-镍(18％)-钴(8.5％)合金，包括3个牌号：18％Ni(200)、18％Ni(250)、和18％Ni(300)(200、250、300为抗拉强度等级，单位为Ksi)；17-7PH(OCr17Ni7Al)、PH15-7Mo(OCr15Ni7Mo2Al)和AFC-77(15Cr15Mo5Co14V)；1Cr18Ni9Ti；HRB钢筋：HRB335(老牌号为20MnSi)、HRB400(牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)、HRB500；合金结构钢型号：20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl、20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl；钢管型号：10#、20#、35#、45#、60#、16Mn、Q345B、20G、20cr、40Cr、45Mn2、40Mn2、37Mn5、j55、N80、42CrMo、35crmo、15crmo、12Cr1MoV、1Cr5Mo、10CrMo910、T91、4130、q235、q275、q195、q215、q255、q295、q345、q390；铝合金为：1A99、1A97、1A95、1A93、1A90、1A85、1A80A、1070、1070A、1307A、1060、1050、1050A、1A50、1350、1145、1A30、1160、1200、12352A01、2A02、2A04、2A06、2A10、2A16、2B16、2A17、2A20、2A21、2A90、2004、2011、2014、2014A、2618、2219、2024、2124、2A11、2B11、2A12、2A13、2A14、2A25、2A49、2A50、2A70、2A80、2214、2017、2017A、2177、2218、3003、3004、4043、5000、5005、5052、5083、6061、6063、7075、7N01的技术手段，所以，用途广泛，涵盖航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业领域、运动器材和休闲用品等领域中，更可应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、球棒等体育领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
本实施方式所述非金属材料包括：塑料、玻璃、工业陶瓷、橡胶、皮革、木头、泡沫、纸盒子、布、玻璃钢、水泥。
本实施方式由于采用了所述非金属材料包括：塑料、玻璃、工业陶瓷、橡胶、皮革、木头、泡沫、纸盒子、布、玻璃钢、水泥的技术手段，所以，可以根据不同客户的需求和实际情况生产出多种复合材料结构。
如图1至图4所示，本实施方式所述基体1是板体或杆体或管体或实心体；所述基体1是圆管、半圆管、方管、六角管、八角管、扁管H形材、C型材-等边角形材--不等边形材；所述基体1板材、弯折板材、冲压板材、车削板材、瓦楞板材、花纹板材；所述基体1是冲压件、铸造件、锻造件、异形件。
本实施方式由于采用了所述基体是板体或杆体或管体或实心体；所述基体是圆管、半圆管、方管、六角管、八角管、扁管H形材、C型材-等边角形材--不等边形材；所述基体板材、弯折板材、冲压板材、车削板材、瓦楞板材、花纹板材；所述基体是冲压件、铸造件、锻造件、异形件的技术手段，所以，用途广泛，可生产多种多样形状和构造的复合材料结构。
如图1至图4所示，本实施方式所述碳纤维材料2包括碳纤维布；所述碳纤维布包括机织碳纤维布、针织碳纤维布、编织碳纤维布、碳纤维预浸布、碳纤维无纺布、碳纤维帘布；所述机织碳纤维布包括平纹布、斜纹布、缎纹布、单向布、蜂窝布、双向布；所述针织碳纤维布包括经编布、纬编布、圆机布、横机布；所述编织碳纤维布包括套管、盘根、编织带、二维布、三维布、立体编织布；所述碳纤维预浸布包括干法预浸布、湿法预浸布、单向预浸布、预浸带、无托布、有托布等；所述碳纤维无纺布包括非织造布、碳纤维毡、碳毡；所述碳毡包括短切毡、连续毡、表面毡，针刺毡，缝合毡。
本实施方式由于采用了所述碳纤维材料包括碳纤维布；所述碳纤维布包括机织碳纤维布、针织碳纤维布、编织碳纤维布、碳纤维预浸布、碳纤维无纺布、碳纤维帘布；所述机织碳纤维布包括平纹布、斜纹布、缎纹布、单向布、蜂窝布、双向布；所述针织碳纤维布包括经编布、纬编布、圆机布、横机布；所述编织碳纤维布包括套管、盘根、编织带、二维布、三维布、立体编织布；所述碳纤维预浸布包括干法预浸布、湿法预浸布、单向预浸布、预浸带、无托布、有托布等；所述碳纤维无纺布包括非织造布、碳纤维毡、碳毡；所述碳毡包括短切毡、连续毡、表面毡，针刺毡，缝合毡的技术手段，所以，可以根据不同客户的需求和实际情况生产出多种复合材料结构。
如图1至图4所示，本实施方式所述预浸料3是涂在碳纤维材料上凝固后变硬的材料；所述预浸料3是树脂、有机硅成形灌装胶或PU塑料。
本实施方式由于采用了所述预浸料是涂在碳纤维材料上凝固后变硬的材料；所述预浸料是树脂、有机硅成形灌装胶或PU塑料的技术手段，所以，可与碳纤维材料形成复合材料结构体系，具有更高的抗屈服能力以及重量轻等优异性能。
如图1至图4所示，本实施方式提供一种复合材料结构的生产方法，所述复合材料结构为如前所述的复合材料结构，包括如下步骤，第一步：准备基体1、碳纤维材料2和预浸料3；第二步：将碳纤维材料2包覆在基体1上；第三步：在包覆有碳纤维材料2的基体1上涂刷预浸料3，使预浸料3浸入碳纤维材料2中形成复合层，干后即可。
本实施方式由于采用了所述复合材料结构的生产方法包括如下步骤，第一步：准备基体、碳纤维材料和预浸料；第二步：将碳纤维材料包覆在基体上；第三步：在包覆有碳纤维材料的基体上涂刷预浸料，使预浸料浸入碳纤维材料形成复合层中，干后即可的技术手段，所以，抗屈服能力高，强度高，增强了抗拉强度，变得更加轻量化的同时更加耐腐蚀，加工制作过程中能够大大节省钢材，使得该材料不仅可广泛应用于航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业领域、运动器材和休闲用品等领域中，更可应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、球棒等体育领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
如图1至图4所示，本实施方式所述基体1是钢管或钢板或异型材；所述碳纤维材料2是单向碳纤维布；将单向碳纤维布单向环状反复缠绕在工件表面；或者，将单向碳纤维布单向呈斜线环状反复缠绕在工件表面；或者，纤维布单向呈松缓环状反复缠绕在工件表面；或者，将单向碳纤维布纵向呈鱼鳞状覆盖在工件表面
本实施方式由于采用了所述基体是钢管或钢板或异型材；所述碳纤维材料2是单向碳纤维布；将单向碳纤维布单向环状反复缠绕在工件表面；或者，将单向碳纤维布单向呈斜线环状反复缠绕在工件表面；或者，纤维布单向呈松缓环状反复缠绕在工件表面；或者，将单向碳纤维布纵向呈鱼鳞状覆盖在工件表面的技术手段，所以，基体的外表面与所述碳纤维材料的内壁精密联合，且所述基体与所述碳纤维材料结构层同轴，形成复合材料结构体系，具有更高的抗屈服能力，重量轻，加数倍抗拉强度的同时还能节省大量材料，而且因碳纤维材料的包裹无需喷漆就能达到防锈的效果，既环保又防锈。
Claims (10)
1.一种复合材料结构，包括基体(1)，其特征在于：所述基体(1)的表面包覆有碳纤维材料(2)和预浸料(3)，所述预浸料(3)浸入所述碳纤维材料(2)形成复合层。
2.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于：
所述基体(1)由抗拉伸强度与抗屈服强度之间差值比较大强度高韧性好的材料制成。
3.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于：
所述基体(1)由金属材料制成或由非金属材料制成。
4.根据权利要求3所述的复合材料结构，其特征在于：
所述金属材料包括钢合金、铝合金、钛合金、超低碳铁-镍-钴合金、结构钢、低价钢、铸铁、铸钢、镍铬钼调质钢、超高强度钢；
所述钢合金一般选用结构钢4130抗拉强度σb(MPa)：≥930(95)屈服强度σs(MPa)：≥785(80)；
Q235为最常用的低价钢材，抗拉强度(σb/MPa)：375-500抗屈服235MPa；
铸铁包括：
球墨铸铁：QT350-22AL、QT350-22AR、QT350-22A、QT400-18AL、QT400-18AR、QT450-10A、QT550-5A、QT800-2A、QT900-2A、QT900～2、QT800～2、QT700～2、QT600～3、QT500～7、QT450～10、QT400～15、QT400～18；
灰口铸铁：HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350；
耐热铸铁：RTSi～5.5、RTCr～0.8、TH300-06、KTH350；
铸钢包括：
中碳铸钢：ZG270-500、ZG35SiMn、ZG310-570、ZG340-640；
碳素钢：WCA(ZG205-415)、WCB(ZG250-485)、WCC(ZG275-485)；
合金铸钢：ZG20Mn、ZG55CrMnMo；
低合金钢：Q345A、Q345B、Q345D、Q345E；
镍铬钼调质钢4340(40CrNiMo)；
碳含量0.45％的镍铬钼钒钢D6AC(45CrNiMoV)；
碳含量0.30％的铬锰硅镍钢(30CrMnSiNi2A)；
在4340钢基础上通过加入硅1.6％和钒0.1％而研制成的300M钢(43CrNiSiMoV)；
不含镍的硅锰钼钒钢；
硅锰铬钼钒钢；
高合金中碳Ni-Co(9Ni-4Co-××)型超高强度钢；
主要牌号有HP9-4-25，HP9-4-30，HP9-4-45以及改型的AF1410(0.16％C-10％Ni-14％Co-1％Mo-2％Cr-0.05％V)；
25％Ni、20％Ni、18％Ni和12％Ni；
18％Ni型应用较广，为含有钼、钛等强化原素的超低碳铁-镍(18％)-钴(8.5％)合金，包括3个牌号：18％Ni(200)、18％Ni(250)、和18％Ni(300)(200、250、300为抗拉强度等级，单位为Ksi)；
17-7PH(OCr17Ni7Al)、PH15-7Mo(OCr15Ni7Mo2Al)和AFC-77(15Cr15Mo5Co14V)；
1Cr18Ni9Ti；
HRB钢筋：HRB335(老牌号为20MnSi)、HRB400(牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)、HRB500；
合金结构钢型号：20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl、20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl；
钢管型号：10#、20#、35#、45#、60#、16Mn、Q345B、20G、20cr、40Cr、45Mn2、40Mn2、37Mn5、j55、N80、42CrMo、35crmo、15crmo、12Cr1MoV、1Cr5Mo、10CrMo910、T91、4130、q235、q275、q195、q215、q255、q295、q345、q390；
铝合金为：1A99、1A97、1A95、1A93、1A90、1A85、1A80A、1070、1070A、1307A、1060、1050、1050A、1A50、1350、1145、1A30、1160、1200、12352A01、2A02、2A04、2A06、2A10、2A16、2B16、2A17、2A20、2A21、2A90、2004、2011、2014、2014A、2618、2219、2024、2124、2A11、2B11、2A12、2A13、2A14、2A25、2A49、2A50、2A70、2A80、2214、2017、2017A、2177、2218、3003、3004、4043、5000、5005、5052、5083、6061、6063、7075、7N01。
5.根据权利要求3所述的复合材料结构，其特征在于：
所述非金属材料包括：塑料、玻璃、工业陶瓷、橡胶、皮革、木头、泡沫、纸盒子、布、玻璃钢、水泥。
6.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于：
所述基体(1)是板体或杆体或管体或实心体；
所述基体(1)是圆管、半圆管、方管、六角管、八角管、扁管H形材、C型材-等边角形材--不等边形材；
所述基体(1)板材、弯折板材、冲压板材、车削板材、瓦楞板材、花纹板材；
所述基体(1)是冲压件、铸造件、锻造件、异形件。
7.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于：
所述碳纤维材料(2)包括碳纤维布；
所述碳纤维布包括机织碳纤维布、针织碳纤维布、编织碳纤维布、碳纤维预浸布、碳纤维无纺布、碳纤维帘布；
所述机织碳纤维布包括平纹布、斜纹布、缎纹布、单向布、蜂窝布、双向布；
所述针织碳纤维布包括经编布、纬编布、圆机布、横机布；
所述编织碳纤维布包括套管、盘根、编织带、二维布、三维布、立体编织布；
所述碳纤维预浸布包括干法预浸布、湿法预浸布、单向预浸布、预浸带、无托布、有托布等；
所述碳纤维无纺布包括非织造布、碳纤维毡、碳毡；
所述碳毡包括短切毡、连续毡、表面毡，针刺毡，缝合毡。
8.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于：
所述预浸料(3)是涂在碳纤维材料上凝固后变硬的材料；
所述预浸料(3)是树脂、有机硅成形灌装胶或PU塑料。
9.一种如权利要求1至8所述复合材料结构的生产方法，其特征在于：
第一步：准备基体(1)、碳纤维材料(2)和预浸料(3)；
第二步：将碳纤维材料(2)包覆在基体(1)上；
第三步：在包覆有碳纤维材料(2)的基体(1)上涂刷预浸料(3)，使预浸料(3)浸入碳纤维材料(2)中形成复合层，干后即可。
10.根据权利要求9所述复合材料结构的生产方法，其特征在于：
所述基体(1)是钢管或钢板或异型材；
所述碳纤维材料(2)是单向碳纤维布；
将单向碳纤维布单向环状反复缠绕在工件表面；或者，
将单向碳纤维布单向呈斜线环状反复缠绕在工件表面；或者，
将单向碳纤维布单向呈松缓环状反复缠绕在工件表面；或者，
将单向碳纤维布纵向呈鱼鳞状覆盖在工件表面。
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