CN111139410A - 一种纤维加强型铝合金层压复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维加强型铝合金层压复合材料及其制备方法。本发明的层压复合材料包括层叠设置的铝合金层和纤维层，相邻层之间通过粘合剂粘接并压合固定，且所述层压复合材料的层叠数为两层或三层。该复合材料为铝合金与纤维材料的层叠复合材料，层间结合力好，同时具备了铝合金及纤维的优点，并具有了更高的刚性和抗冲击性。本发明的复合材料制备过程中，铝合金的表面处理采用了微弧氧化处理工艺，通过电解液、电流参数与微米级别石墨添加剂使铝合金表面形成更厚及更多孔洞的膜层表面，从而使纤维层与铝合金层之间的结合力远优于与单纯的铝合金金属、阳极氧化的铝合金或一般微弧氧化的铝合金，使得到的复合材料更稳定，使用更方便、安全。

Description

一种纤维加强型铝合金层压复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及纤维复合材料领域，具体涉及一种纤维加强型铝合金层压复合材料及其制备方法。
背景技术
碳纤维\玻璃纤维等纤维复合材料具有很高的刚性和强度，但其存在较致命的缺点，比如垂直于纤维方向容易断裂、破碎时易产生锋利的碎片、抗冲击强度低等等。
铝合金是常见的金属材料，并具有较高的强度，铝合金薄板常用于生产行李箱等物件。但单纯使用铝合金材料，由于其刚性和强度不足，常常会因为微小的撞击产生凹坑或者刮花，部分航空公司甚至一度将铝合金行李箱标签为“易碎品”。
由其可见，纤维复合材料或铝合金单独使用，均存在缺陷，但这两种材料的缺陷恰好可以互补。如果能将碳纤维等纤维材料和铝合金一起制备成复合材料，可以有效提高材料整体的刚性\强度和抗冲击性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供了一种纤维加强型铝合金层压复合材料。该复合材料为铝合金与纤维材料的层叠复合材料，层间结合力好，同时具备了铝合金及纤维的优点，并具有了更高的刚性和抗冲击性。
本发明的目的还在于提供制备上述的纤维加强型铝合金层压复合材料的方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
一种纤维加强型铝合金层压复合材料，包括层叠设置的铝合金层和纤维层，相邻层之间通过粘合剂粘接并压合固定，且所述层压复合材料的层叠数为两层或三层；
所述铝合金层的厚度为0.3-1.0mm；所述纤维层的厚度为0.2-0.5mm；
所述层压复合材料的层叠数为两层时，为铝合金层和纤维层的依次层叠结构；
所述层压复合材料的层叠数为三层时，包括外层均为铝合金层、内层为纤维层的层叠结构，或者外层均为纤维层、内层为铝合金层的层叠结构，或者内层为纤维层、两侧外层分别为铝合金层和纤维层的层叠结构。
优选的，所述纤维加强型铝合金层压复合材料的总体厚度为0.5-2.0mm。
优选的，所述铝合金层的材质为铝合金，包括铝硅合金、铝镁合金或铝铜合金；
所述纤维层为纤维预浸布或不含树脂的纤维布，包括碳纤维、凯夫拉纤维、聚丙烯纤维和玻璃纤维中的一种或两种以上的混织物。
更优选的，所述层压复合材料为内层为纤维层、两侧外层分别为铝合金层和纤维层的三层层叠结构时，内层纤维层与外层的纤维层的纤维材质不同。
优选的，所述粘合剂为环氧树脂胶黏剂、固化剂和固化速度调控剂的混合物；且所述层压复合材料的层叠数为两层时，所述粘合剂选用室温固化型粘合剂；所述层压复合材料的层叠数为三层时，所述粘合剂选用加热固化型粘合剂或室温固化型粘合剂。
制备上述任一项所述的一种纤维加强型铝合金层压复合材料，包括如下步骤：
S1、对铝合金的表面进行微弧氧化处理，在铝合金的表面形成微弧氧化层，形成铝合金层材料；
S2、涂覆粘合剂，将铝合金层材料与纤维层材料进行层叠粘接；
S3、将层叠粘接好的铝合金层材料与纤维层材料的复合材料进行压合并固化，得到所述纤维加强型铝合金层压复合材料。
优选的，S1中，所述微弧氧化处理的电解液为硅酸钠与六偏磷酸钠的混合溶液，并添加了石墨微粉，其中，硅酸钠的浓度为3-10g/L，六偏磷酸钠的浓度为20-50g/L，石墨微粉的浓度为4-8g/L；所述微弧氧化处理采用550-900V的交流电，电流密度为5-25A/dm2，以所述铝合金为阳极，阴极采用不锈钢，微弧氧化处理10-30min。
更优选的，所述石墨微粉的粒度为0.5-10μm。
优选的，S1中，所述微弧氧化层的厚度为20-40μm，Ra为10-30μm，微孔直径为2-10μm，且每1mm2面积的孔洞数量为3000-10000个。
优选的，S2中，涂覆粘合剂包括：在所述铝合金层的表面上均匀涂覆所述粘合剂，而后将所述纤维层平铺在涂覆了粘合剂的铝合金层的表面上；或者，将所述纤维层预先浸蘸所述粘合剂后，再与所述铝合金层材料进行层叠粘接。
优选的，S3中，所述固化包括预固化和完全固化，进行预固化后，再进行完全固化；
所述预固化包括采用热压机在室温至180℃温度下以0.2-1.0MPa热压10-30分钟，或者采用热压罐在室温至180℃温度下以0.2-5.0MPa保温保压1-8小时；
所述完全固化包括：对于使用室温固化粘合剂的纤维加强型铝合金层压复合材料，在20-30℃下固化1-5h；对于使用加热固化型粘合剂的纤维加强型铝合金层压复合材料，在120-180℃下固化30-60min。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的复合材料为铝合金与纤维材料的层叠复合材料，同时具备了铝合金及纤维的优点，拥有比单纯铝合金更高的强度，抗拉强度较单纯提升了20％-40％，具有了更高的刚性和抗冲击性。
(2)本发明的复合材料为铝合金与纤维材料的层叠复合材料，相比单纯的铝合金材料，平均密度降低，同样的工件重量降低10％-30％。
(3)本发明的复合材料制备过程中，铝合金的表面处理采用了微弧氧化处理工艺，通过电解液、电流参数与微米级别石墨添加剂使铝合金表面形成更厚及更多孔洞的膜层表面，从而使纤维层与铝合金层之间的结合力远优于与单纯的铝合金金属、阳极氧化的铝合金或一般微弧氧化的铝合金，使得到的复合材料更稳定，使用更方便、安全。
附图说明
图1为实施例1的纤维加强型铝合金层压复合材料的结构示意图；
图2为实施例1中经微弧氧化处理后的铝合金表面的电镜图；
图3为实施例2的纤维加强型铝合金层压复合材料的结构示意图；
图4为实施例2中经微弧氧化处理后的铝合金表面的电镜图；
图5为实施例3中经微弧氧化处理后的铝合金表面的电镜图。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此。
实施例1
参见图1所示，本实施例的纤维加强型铝合金层压复合材料为对三明治结构，具体的，该层压复合材料的层叠数为三层，中间层为纤维层，两侧外层为铝合金层，图中所示的1为铝合金层，2为纤维层，3为相邻两层之间的粘合剂。其中，本实施例的层压复合材料中采用的铝合金层的材质为5052铝合金，厚度为0.3mm；采用的纤维层为3K碳纤维预浸布，其厚度为0.25mm，且该预浸布含有42wt％的环氧树脂；采用的粘合剂为E-51环氧树脂和TZ-550固化剂的混合物。
制备本实施例的纤维加强型铝合金层压复合材料，并完全固化压制形成箱壳，具体步骤如下：
S1、对铝合金的表面进行处理
S1.1、通过喷砂打磨的方法处理铝合金表面，以除去表面氧化层，再用清水冲洗以清除表面污垢。
S1.2、对打磨后的铝合金在碱液中进行脱脂处理，接着用超声波水洗去除表面残留脱脂剂，用压缩空气吹干铝合金表面。
S1.3、将干燥后的铝合金浸没入硅酸钠和六偏磷酸钠的混合电解液中，进行微弧氧化表面处理；
其中，混合电解液的配方如下：硅酸钠5g/L，六偏磷酸钠20g/L；且混合电解液中添加石墨微粉，以提升微弧氧化的膜层厚度和孔洞数量，石墨微粉的粒度尺寸为0.5-10μm，浓度为4g/L；
微弧氧化采用电压600V的交流电，以所述铝合金为阳极，阴极采用不锈钢，电流密度10A/dm2，处理时间为10min。
参见图2所示，在铝合金的表面形成厚度20μm、表面粗糙度Ra为15μm的微弧氧化层，其中微弧氧化层中的微孔直径为2-10μm，每1mm2面积孔洞的数量为3000-10000个。
S2、涂覆粘合剂，将铝合金层材料与纤维层材料进行层叠粘接
S2.1、将E-51和TZ-550按重量比6.6:1混合均匀，形成粘合剂。
S2.2、将上述粘合剂均匀地涂覆在微弧氧化处理后的铝合金表面，粘合剂涂覆量为0.008克/平方厘米。
S2.3、将3K碳纤维预浸布平铺于涂覆了粘合剂的铝合金表面上，并稍加按压以贴紧。
S2.4、将少量粘合剂(0.004克/平方厘米)均匀地涂覆在3K碳纤维预浸布之上。
S2.5、将另一块经过微弧氧化处理后的铝合金板铺在涂覆了粘合剂的预浸布之上，完成3K碳纤维预浸布与铝合金的层叠粘接，形成3K碳纤维预浸布与铝合金的层叠复合材料。
S3、紧密贴合以及固化
S3.1、用辊轮在上下两块铝合金板的表面进行反复数次滚压，以确保不同层之间贴合紧密。
S3.2、将两片涂有脱模剂的耐高温聚酰亚胺薄膜贴合在层叠复合材料上下表面，然后置于平板热压机的上下加热板之间。
S3.3、利用热压机对层叠材料进行加压，压强为0.2MPa，温度为45℃，施压时间为30分钟。
S3.4、再进行完全固化，此过程在140℃下进行，时间为45分钟。
S3.5、最后降至室温，去除耐高温聚酰亚胺薄膜，得到压制成型的箱壳材料。
实施例2
参见图3所示，本实施例的纤维加强型铝合金层压复合材料为两层结构，具体的，该层压复合材料的层叠数为两层，内层为纤维层，外层为铝合金层，图中所示的1为铝合金层，2为纤维层，3为相邻两层之间的粘合剂。其中，本实施例的层压复合材料中采用的铝合金层的材质为5052铝合金，厚度为0.5mm；采用的纤维层为1K碳纤维预浸布，其厚度为0.3mm；采用的粘合剂为E-51环氧树脂、TZ-550固化剂以及固化加速剂2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚的混合物。
制备本实施例的纤维加强型铝合金层压复合材料并完全固化压制形成箱壳，具体步骤如下：
S1、对铝合金的表面进行处理
S1.1、通过喷砂打磨的方法处理铝合金表面，以除去表面氧化层，再用清水冲洗以清除表面污垢。
S1.2、对打磨后的铝合金在碱液中进行脱脂处理，接着用超声波水洗去除表面残留脱脂剂，用压缩空气吹干铝合金表面。
S1.3、将干燥后的铝合金浸没入硅酸钠和六偏磷酸钠的混合电解液中，进行微弧氧化表面处理；
其中，混合电解液的配方如下：硅酸钠7g/L，六偏磷酸钠30g/L；且混合电解液中添加石墨微粉，以提升微弧氧化的膜层厚度和孔洞数量，石墨微粉的粒度尺寸为0.5-10μm，浓度为6g/L。
微弧氧化采用电压700V的交流电，以所述铝合金为阳极，阴极采用不锈钢，电流密度20A/dm2，处理时间为20min。
参见图4所示，在铝合金的表面形成厚度25μm、表面粗糙度Ra为20μm的微弧氧化层，其中微弧氧化层中的微孔直径为2-10μm，每1mm2面积孔洞的数量为3000-10000个。
S2、涂覆粘合剂，将铝合金层材料与纤维层材料进行层叠粘接
S2.1、将E-51与TZ-550按重量比6.6:1混合均匀，然后加入总重量3.5％的2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，搅拌混合均匀，形成粘合剂。
S2.2、将上述粘合剂均匀地涂覆在微弧氧化处理后的铝合金表面，粘合剂涂覆量为0.02克/平方厘米。
S2.3、将1K碳纤维预浸布平铺于涂覆了粘合剂的铝合金表面上，并稍加按压以贴紧，直至粘合剂渗透到1K碳纤维布上表面且基本均匀分布，完成1K碳纤维预浸布与铝合金的层叠粘接，形成1K碳纤维预浸布与铝合金的层叠复合材料。
S3、紧密贴合以及固化
S3.1、将两片涂有脱模剂的耐高温聚酰亚胺薄膜贴合在层叠复合材料上下表面，然后置于平板热压机的上下加热板之间。
S3.2、利用热压机对层叠材料进行加压，压强为0.4MPa，温度为25℃，施压时间为30分钟。
S3.3、采用装有箱壳模具的热压机将得到的平板两层复合材料压成箱壳的形状，压制温度为40℃，采取四段施力：第一段0.0008MPa，持续时间60秒；第二段0.002MPa，持续时间120秒；第三段0.006MPa，持续时间200秒；第四段0.02MPa，持续时间520秒。
S3.4、再进行完全固化，此过程在室温下进行，时间为4小时。
S3.5、最后降至室温，去除耐高温聚酰亚胺薄膜，得到压制成型的箱壳材料。
实施例3
参见图3所示，本实施例的纤维加强型铝合金层压复合材料为两层结构，具体的，该层压复合材料的层叠数为两层，内层为纤维层，外层为铝合金层，图中所示的1为铝合金层，2为纤维层，3为相邻两层之间的粘合剂。其中，本实施例层压复合材料中采用的铝合金层的材质为5052铝合金，厚度为0.4mm；采用的纤维层为3K芳碳混编纤维布，其厚度为0.3mm；采用的粘合剂为J-18室温固化环氧树脂胶黏剂及其固化剂的混合物。
制备本实施例的纤维加强型铝合金层压复合材料并完全固化压制形成箱壳，具体步骤如下：
S1、对铝合金的表面进行处理
S1.1、通过120碳化硅砂纸打磨的方法处理铝合金表面，以除去表面氧化层，再用清水冲洗以清除表面污垢。
S1.2、对打磨后的铝合金在碱液中进行脱脂处理，接着用超声波水洗去除表面残留脱脂剂，用压缩空气吹干铝合金表面。
S1.3、将干燥后的铝合金浸没入硅酸钠和六偏磷酸钠的混合电解液中，进行微弧氧化表面处理；
其中，混合电解液的配方如下：硅酸钠10g/L，六偏磷酸钠45g/L；且混合电解液中添加石墨微粉，以提升微弧氧化的膜层厚度和孔洞数量，石墨微粉的粒度尺寸为0.5-10μm，浓度为8g/L。
微弧氧化采用电压900V的交流电，以所述铝合金为阳极，阴极采用不锈钢，电流密度25A/dm2，处理时间为30min。
参见图5所示，在铝合金的表面形成厚度25μm、表面粗糙度Ra为20μm的微弧氧化层，其中微弧氧化层中的微孔直径为2-10μm，每1mm2面积孔洞的数量为3000-10000个。
S2、涂覆粘合剂，将铝合金层材料与纤维层材料进行层叠粘接
S2.1、将J-18室温固化型环氧树脂胶黏剂及其固化剂混合均匀，形成粘合剂。
S2.2、将上述粘合剂均匀地涂覆在微弧氧化处理后的铝合金表面，粘合剂涂覆量为0.02克/平方厘米。
S2.3、将3K芳碳混编纤维布平铺于涂覆了粘合剂的铝合金表面上，并稍加按压以贴紧，直至粘合剂渗透到3K芳碳混编纤维布上表面且基本均匀分布，完成3K芳碳混编纤维布与铝合金的层叠粘接，形成3K芳碳混编纤维布与铝合金的层叠复合材料。
S3、紧密贴合以及固化
S3.1、用手动滚轮滚压纤维层表面，以令到纤维层贴紧铝合金。
S3.2、将上述层叠复合材料放置于涂有脱模剂的模具内，然后连同模具一起套入真空袋，抽真空至30毫巴，然后放入热压罐，加压至5MPa，升温至45℃，保温保压4小时。
S3.3、最后将层叠复合材料从热压罐设备中取出，解开真空袋，取出压制成型的壳体，放置于室温下5小时即可完成。
性能测试
1、层间结合强度
为了对比不同铝合金表面处理纤维的粘附能力，将5052铝合金板材分别进行以下表面处理：
(1)机械抛丸；(2)钝化；(3)阳极氧化；(4)一般微弧氧化(电解液：Na2SiO3\NaOH)；
并按实施例1做纤维固化，然后与实施例1-3的复合材料一起测试层间结合强度。
其中，阳极氧化的具体工艺为：电解液为硫酸，浓度为0.6mol/L；采用稳压直流电源，电压6V，电流密度是1.5A/dm2，时间为60min，膜层平均厚10μm。
一般微弧氧化的具体工艺条件为：电解液为Na2SiO3 8g/L与NaOH 1g/L的混合溶液；采用交流电源，电源电压为400V，电流密度5A/dm2，时间为10min膜层平均厚15μm。
对5052铝合金进行不同表面处理，并纤维固化后的层间结合强度测试结果如表1所示。
表1不同表面处理的铝合金纤维固化后的层间结合强度测试结果
表面处理方式 机械抛丸 钝化 阳极氧化 常规微弧氧化 实施例1 实施例2 实施例3
结合强度(MPa) 0.8 2 3.4 12.1 21.6 23.8 26
由表1的结果可知，实施例1-3的铝合金通过相应的微弧氧化表面处理后，表面结合强度高，与纤维层之间有良好的结合强度，从而使相应的纤维加强型材料具有良好的稳定性。
2、综合指标
实施例1、实施例2和实施例3的纤维加强型铝合金复合材料的性能参数详见下表2。
表2实施例1-3的纤维加强型铝合金复合材料的综合指标
参数 实施例1 实施例2 实施例3 5052铝合金
厚度(mm) 0.8 0.8 0.65 ——
拉伸强度(MPa) 320 380 420 260
弹性模量(GPa) 85 92 92 71
密度(g/cm<sup>3</sup>) 2.45 2.45 2.3 2.65
3、抗冲击强度
抗冲击力测试：采用落锤测试，将2KG(锤头直径20mm)重锤从300mm的高度自由落下，冲击实施例1、实施例2、0.8mm厚的3K树脂-碳纤维薄片、0.8mm的5052铝合金薄板，冲击后的试样及冲击坑参数如下所示。
表3实施例1-2的纤维加强型铝合金复合材料的抗冲击测试结果
参数 实施例1 实施例2 实施例3 树脂-碳纤维 5052铝合金
冲击坑直径(mm) 8 6.5 7 12 20
冲击坑深度(MPa) 2 1.75 1.86 破碎 4
失效形式 凹坑 凹坑 凹坑 破碎 凹坑
由表2和表3的结果可知，相比于单纯的金属材料，实施例1-3的纤维加强型铝合金复合材料的力学强度更强，抗拉强度较单纯提升了20％-40％；而且，密度更低，更轻，同样的工件，重量可降低10％-30％；此外，抗冲击能力更强，不易发生破碎。
以上实施例仅为本发明的较优实施例，仅在于对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此，任何未脱离本发明精神实质及原理下所做的变更、组合、删除、替换或修改等均将包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种纤维加强型铝合金层压复合材料，其特征在于，包括层叠设置的铝合金层和纤维层，相邻层之间通过粘合剂粘接并压合固定，且所述层压复合材料的层叠数为两层或三层；
所述铝合金层的厚度为0.3-1.0mm；所述纤维层的厚度为0.2-0.5mm；
所述层压复合材料的层叠数为两层时，为铝合金层和纤维层的依次层叠结构；
所述层压复合材料的层叠数为三层时，包括外层均为铝合金层、内层为纤维层的层叠结构，或者外层均为纤维层、内层为铝合金层的层叠结构，或者内层为纤维层、两侧外层分别为铝合金层和纤维层的层叠结构。
2.根据权利要求1所述的一种纤维加强型铝合金层压复合材料，其特征在于，所述铝合金层的材质为铝合金，包括铝硅合金、铝镁合金或铝铜合金；
所述纤维层为纤维预浸布或不含树脂的纤维布，包括碳纤维、凯夫拉纤维、聚丙烯纤维和玻璃纤维中的一种或两种以上的混织物。
3.根据权利要求2所述的一种纤维加强型铝合金层压复合材料，其特征在于，所述层压复合材料为内层为纤维层、两侧外层分别为铝合金层和纤维层的三层层叠结构时，内层纤维层与外层的纤维层的纤维材质不同。
4.根据权利要求1所述的一种纤维加强型铝合金层压复合材料，其特征在于，所述粘合剂为环氧树脂胶黏剂、固化剂和固化速度调控剂的混合物；且所述层压复合材料的层叠数为两层时，所述粘合剂选用室温固化型粘合剂；所述层压复合材料的层叠数为三层时，所述粘合剂选用加热固化型粘合剂或室温固化型粘合剂。
5.制备权利要求1-4任一项所述的一种纤维加强型铝合金层压复合材料，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对铝合金的表面进行微弧氧化处理，在铝合金的表面形成微弧氧化层，形成铝合金层材料；
S2、涂覆粘合剂，将铝合金层材料与纤维层材料进行层叠粘接；
S3、将层叠粘接好的铝合金层材料与纤维层材料的复合材料进行压合并固化，得到所述纤维加强型铝合金层压复合材料。
6.根据权利要求5所述的一种纤维加强型铝合金层压复合材料，其特征在于，S1中，所述微弧氧化处理的电解液为硅酸钠与六偏磷酸钠的混合溶液，并添加了石墨微粉，其中，硅酸钠的浓度为3-10g/L，六偏磷酸钠的浓度为20-50g/L，石墨微粉的浓度为4-8g/L；所述微弧氧化处理采用550-900V的交流电，电流密度为5-25 A/dm2，以所述铝合金为阳极，阴极采用不锈钢，微弧氧化处理10-30min。
7.根据权利要求6所述的一种纤维加强型铝合金层压复合材料，其特征在于，所述石墨微粉的粒度为0.5-10μm。
8.根据权利要求5所述的一种纤维加强型铝合金层压复合材料，其特征在于，S1中，所述微弧氧化层的厚度为20-40μm，Ra为10-30μm，微孔直径为2-10μm，且每1mm2面积的孔洞数量为3000-10000个。
9.根据权利要求5所述的一种纤维加强型铝合金层压复合材料，其特征在于，S2中，涂覆粘合剂包括：在所述铝合金层的表面上均匀涂覆所述粘合剂，而后将所述纤维层平铺在涂覆了粘合剂的铝合金层的表面上；或者，将所述纤维层预先浸蘸所述粘合剂后，再与所述铝合金层材料进行层叠粘接。
10.根据权利要求5所述的一种纤维加强型铝合金层压复合材料，其特征在于，S3中，所述固化包括预固化和完全固化，进行预固化后，再进行完全固化；
所述预固化包括采用热压机在室温至180℃温度下以0.2-1.0MPa热压10-30分钟，或者采用热压罐在室温至180℃温度下以0.2-5.0MPa保温保压1-8小时；
所述完全固化包括：对于使用室温固化粘合剂的纤维加强型铝合金层压复合材料，在20-30℃下固化1-5h；对于使用加热固化型粘合剂的纤维加强型铝合金层压复合材料，在120-180℃下固化30-60min。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115725913A (zh) * 2022-11-21 2023-03-03 中南大学 一种增强体强化铝基复合材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1950200A (zh) * 2004-02-10 2007-04-18 波音公司 铝－纤维层压体
CN102560591A (zh) * 2011-12-01 2012-07-11 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种微弧氧化电解液及微弧氧化方法
CN103930266A (zh) * 2011-10-31 2014-07-16 Gtm先进产品有限公司 改进的纤维金属层压板
CA2950412A1 (en) * 2014-05-26 2015-12-03 Gtm-Advanced Products B.V. Laminate of a metal sheet and an adhesive layer bonded thereto
CN209381528U (zh) * 2018-08-07 2019-09-13 嘉瑞制品有限公司 一种纤维加强型金属结构复合体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1950200A (zh) * 2004-02-10 2007-04-18 波音公司 铝－纤维层压体
CN103930266A (zh) * 2011-10-31 2014-07-16 Gtm先进产品有限公司 改进的纤维金属层压板
CN102560591A (zh) * 2011-12-01 2012-07-11 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种微弧氧化电解液及微弧氧化方法
CA2950412A1 (en) * 2014-05-26 2015-12-03 Gtm-Advanced Products B.V. Laminate of a metal sheet and an adhesive layer bonded thereto
CN209381528U (zh) * 2018-08-07 2019-09-13 嘉瑞制品有限公司 一种纤维加强型金属结构复合体

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
方昆凡 编: "《工程材料手册-非金属材料卷》", 28 February 2002, 北京出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115725913A (zh) * 2022-11-21 2023-03-03 中南大学 一种增强体强化铝基复合材料及其制备方法
CN115725913B (zh) * 2022-11-21 2024-03-19 中南大学 一种增强体强化铝基复合材料及其制备方法

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