RU2185964C1 - Composite laminated material and article made of it - Google Patents

Composite laminated material and article made of it Download PDF

Info

Publication number
RU2185964C1
RU2185964C1 RU2001101624A RU2001101624A RU2185964C1 RU 2185964 C1 RU2185964 C1 RU 2185964C1 RU 2001101624 A RU2001101624 A RU 2001101624A RU 2001101624 A RU2001101624 A RU 2001101624A RU 2185964 C1 RU2185964 C1 RU 2185964C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
density
modulus
mpa
less
elasticity
Prior art date
Application number
RU2001101624A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.Н. Каблов
И.Н. Фридляндер
Л.И. Аниховская
О.Г. Сенаторова
Л.А. Дементьева
В.В. Сидельников
А.Б. Лямин
С.А. Каримова
В.С. Сандлер
Н.А. Лавро
П.В. Панченко
Original Assignee
Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" filed Critical Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов"
Priority to RU2001101624A priority Critical patent/RU2185964C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2185964C1 publication Critical patent/RU2185964C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: laminated hybrid alumopolymer materials of structural purpose. SUBSTANCE: composite laminated material is meant for manufacture of basic members of airframe and for their repair. It can also be utilized in engineering industry. Proposed composite laminated material comprises alternating sheets of aluminum alloy and layers of glass reinforced plastic based on thermally reactive binder and reinforcing filler. High-modular alloy of diminished density with content of lithium not more than 1.5 per cent by mass, with modulus of elasticity for tension not less than 7700 MPa, with modulus of elasticity for compression not less than 7900 MPa, with ultimate strength not less than 400 MPa and density not more than 2600 kg/cu m. is used in the capacity of aluminum alloy. Reinforcing filler comes in the form of unidirectional glass cloth with wrap from high-strength glass fibers 5-20 mkm in diameter, density 2500-2580 kg/cu m, ultimate strength 400-500 MPa, modulus of elasticity 85-100 GPa and with density 20-30 threads/cm in wrap. Weft of glass cloth is produced from fibers of polymer material with melting temperature under 150 C with density of arrangement of threads not above 6 threads per cm. Material has modulus of elasticity in direction of main reinforcement not more 60 GPa and density not less than 2400 kg/cu m. Material can be used for manufacture of various articles. EFFECT: increased operational and technological characteristics of airframes and articles of transport engineering. 7 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области слоистых гибридных алюмополимерных композиционных материалов, выполненных из листов алюминиевого сплава и слоев стеклоармированного материала и используемым преимущественно в качестве конструкционного листового материала для основных элементов планера самолета (обшивок и стрингеров фюзеляжа, крыла и др.) и их ремонта, а также для изделий транспортного машиностроения. The invention relates to the field of layered hybrid aluminopolymer composite materials made of aluminum alloy sheets and layers of glass-reinforced material and used primarily as structural sheet material for the main elements of an airplane glider (fuselage skin and stringers, etc.) and their repair, as well as for transport engineering products.

Известен класс слоистых алюмополимерных композиционных материалов на основе алюминиевых листов и прослоек органопластика. A known class of layered aluminopolymer composite materials based on aluminum sheets and interlayers of organoplastics.

Российские композиты марки АЛОР (Алюминий+Органопластик), преимущественно марки АЛОР Д 16/41, состоят из листов алюминиевых сплавов Д16, 1163 и слоев органопластика с армирующими высокопрочными арамидными волокнами (СВМ, Армос) и клеевым среднепрочным связующим типа ВК-41[1]. Russian composites of the ALOR brand (Aluminum + Organoplastik), mainly of the ALOR D 16/41 brand, consist of sheets of aluminum alloys D16, 1163 and layers of organoplastics with reinforcing high-strength aramid fibers (CBM, Armos) and medium-strength adhesive binder type VK-41 [1] .

Композиционные материалы марки ARALL (ARamid+Aluminium+Laminate), предложенные Дельфтским технологическим университетом (Нидерланды), состоят также из листов алюминиевых сплавов типа 2024, 7075 толщиной менее 1,0 мм и слоев органопластика, преимущественно с однонаправленными армирующими высокомодульными полиамидными волокнами и клеевым связующим [2]. ARALL composite materials (ARamid + Aluminum + Laminate), proposed by the Delft University of Technology (Netherlands), also consist of sheets of aluminum alloys of type 2024, 7075 with a thickness of less than 1.0 mm and layers of organoplastics, mainly with unidirectional reinforcing high-modulus polyamide fibers and adhesive bonding [2].

Недостатком указанного известного класса слоистых алюмоорганопластиков, обусловленным в основном свойствами арамидных волокон, является пониженное сопротивление сжатию при усталостных и статических нагружениях, ограниченная возможность наполнения и соответственно упрочнения и перекрестного армирования ввиду недостаточной адгезии между волокнами и связующим, повышенное влагонасыщение слоя органопластика и высокая стоимость. Это практически исключает возможность применения слоистых алюмоорганопластиков АЛОР и ARALL в конструкциях типа обшивок фюзеляжа и др., испытывающих двухосное нагружение, особенно с сжимающей компонентой как в условиях эксплуатации, так и в процессе изготовления деталей и конструкций. The disadvantage of this known class of layered alumina-organoplastics, mainly due to the properties of aramid fibers, is reduced compression resistance under fatigue and static loads, limited ability to fill and, accordingly, hardening and cross-reinforcement due to insufficient adhesion between the fibers and the binder, increased moisture saturation of the organoplastics layer and high cost. This virtually eliminates the possibility of using ALOR and ARALL laminated aluminoplastics in structures such as fuselage skins, etc., experiencing biaxial loading, especially with a compressive component both in operating conditions and during the manufacturing of parts and structures.

Наиболее близким по составу и назначению к предлагаемому изобретению является слоистый композиционный материал, включающий листы (толщиной менее 1,5 мм) из алюминиевого сплава и промежуточные слои пластика, которые содержат непрерывные стеклянные волокна с модулем упругости 80-100 ГПа и термореактивное или термопластичное связующее [3]. Композиционный материал отличается улучшенными свойствами при сжатии и рекомендуется в том числе для использования в фюзеляже самолетов. The closest in composition and purpose to the present invention is a layered composite material comprising sheets (less than 1.5 mm thick) of aluminum alloy and intermediate layers of plastic that contain continuous glass fibers with an elastic modulus of 80-100 GPa and a thermoset or thermoplastic binder [ 3]. Composite material has improved compression properties and is recommended, including for use in the fuselage of aircraft.

Недостатки этого слоистого алюмостеклопластика заключаются в следующем:
- композиционный материал имеет пониженный на 10-30% модуль упругости по сравнению с алюминиевыми сплавами на основе традиционных систем Al-Cu, Al-Zn, а также до 5% по сравнению с слоистыми алюмоорганопластиками ввиду недостаточного модуля упругости стеклянных волокон, что соответственно понижает жесткость всего композиционного материала;
- композит обладает несколько (до 8-10%) большей плотностью по сравнению со слоистыми алюмоорганопластиками за счет большей плотности стеклянных волокон, что снижает весовую эффективность его применения;
- в структуре слоев стеклопластика, входящих в состав композиционного материала, не предусмотрено обеспечение параллельности расположения волокон вдоль основного направления армирования, что снижает механические характеристики композита из-за возможной разориентировки направлений приложения эксплуатационной нагрузки и армирования;
- связующее, в основном используемое в составе композиционного материала, имеет высокие температуры отверждения - от 130 до 270oС, что не может быть реализовано в конструкциях при применении алюминиевого сплава 2024 в естественно состаренном состоянии (Т3,Т4), кратковременные нагревы которого не допускаются при температурах выше 125oС;
- состав и структура композиционного материала не создают оптимальные условия для широкого использования материала в самолетах и других изделиях вместо монолитных полуфабрикатов (листов, плит и др.) из применяющихся традиционных алюминиевых сплавов типа Д16(2024), В95(7075).
The disadvantages of this laminated alumina fiberglass are as follows:
- the composite material has a modulus of elasticity reduced by 10-30% compared with aluminum alloys based on traditional Al-Cu, Al-Zn systems, as well as up to 5% compared with laminated alumina-organoplastics due to the insufficient modulus of elasticity of glass fibers, which accordingly reduces the stiffness all composite material;
- the composite has a slightly (up to 8-10%) higher density compared to layered aluminoorganoplastics due to the higher density of glass fibers, which reduces the weight efficiency of its use;
- in the structure of the fiberglass layers included in the composition of the composite material, it is not envisaged to ensure parallel arrangement of the fibers along the main direction of reinforcement, which reduces the mechanical characteristics of the composite due to the possible misorientation of the directions of application of the operational load and reinforcement;
- the binder, mainly used in the composition of the composite material, has high curing temperatures - from 130 to 270 o C, which cannot be realized in designs when using aluminum alloy 2024 in a naturally aged state (T3, T4), short-term heating of which is not allowed at temperatures above 125 o C;
- the composition and structure of the composite material does not create optimal conditions for the widespread use of the material in airplanes and other products instead of monolithic semi-finished products (sheets, plates, etc.) made of traditional aluminum alloys of the type D16 (2024), B95 (7075).

Технической задачей настоящего изобретения является создание слоистого алюмополимерного композиционного материала на основе листов из алюминиевого сплава с промежуточными слоями стеклопластика, обладающего повышенными модулем упругости, прочностью и пониженной плотностью при обеспечении высокого сопротивления усталостному разрушению и требуемого уровня других эксплуатационных и технологических характеристик, для эффективного и обоснованного применения взамен монолитных листов и других полуфабрикатов из алюминиевых сплавов в основных силовых элементах планера самолетов и изделий транспортного машиностроения. An object of the present invention is to provide a layered alumopolymer composite material based on sheets of aluminum alloy with intermediate layers of fiberglass having increased modulus of elasticity, strength and reduced density while providing high resistance to fatigue failure and the required level of other operational and technological characteristics, for effective and reasonable application instead of monolithic sheets and other semi-finished products from aluminum alloys in the main power elements of the airframe of aircraft and transport engineering products.

Для решения поставленной задачи предложен слоистый композиционный материал, состоящий из чередующихся листов алюминиевого сплава и слоев стеклопластика на основе термореактивного связующего и армирующего наполнителя. В качестве алюминиевого сплава материал содержит высокомодульный сплав пониженной плотности с содержанием лития более 1,5 мас.%, а армирующий наполнитель выполнен в виде однонаправленной стеклоткани с основой из высокопрочных стеклянных волокон и с утком из волокон легкоплавкого полимерного материала. To solve this problem, a layered composite material is proposed, consisting of alternating sheets of aluminum alloy and fiberglass layers based on a thermosetting binder and reinforcing filler. As an aluminum alloy, the material contains a high-modulus alloy of reduced density with a lithium content of more than 1.5 wt.%, And the reinforcing filler is made in the form of unidirectional fiberglass with a base of high-strength glass fibers and with a weft of fibers of low-melting polymer material.

В качестве алюминиевого сплава материал содержит высокомодульный сплав пониженной плотности с содержанием лития более 1,5 мас.% с модулем упругости при растяжении не менее 7700 МПА, с модулем упругости при сжатии не менее 7900 МПа, с пределом прочности не менее 400 МПа и с плотностью не более 2600 кг/м3.As an aluminum alloy, the material contains a high-modulus alloy of reduced density with a lithium content of more than 1.5 wt.% With a tensile modulus of not less than 7700 MPA, a compressive modulus of not less than 7900 MPa, with a tensile strength of not less than 400 MPa and with a density no more than 2600 kg / m 3 .

В наполнителе основа стеклоткани выполнена из стеклянных волокон диаметром 5-20 мкм плотностью 2500-2580 кг/м3, с пределом прочности 400-500 МПа, с модулем упругости 85-100 ГПа и с расположением нитей основы с плотностью 20-30 нитей/см.In the filler, the fiberglass backbone is made of glass fibers with a diameter of 5-20 microns with a density of 2500-2580 kg / m 3 , with a tensile strength of 400-500 MPa, with an elastic modulus of 85-100 GPa and with the arrangement of warp threads with a density of 20-30 threads / cm .

Уток стеклоткани выполнен из волокон легкоплавкого полимерного материала с температурой плавления Тпл не выше 150oС при плотности его расположения не более 6 нитей/см.The weft of fiberglass is made of fibers of a low-melting polymeric material with a melting temperature of T PL not higher than 150 o With a density of its location of not more than 6 threads / cm

В качестве термореактивного связующего материал содержит связующее на основе смеси эпоксидных смол, имеющих различную молекулярную массу. Связующее модифицировано каучуком или термопластичным материалом с температурой отверждения 120-180oС.As a thermosetting binder, the material contains a binder based on a mixture of epoxy resins having different molecular weights. The binder is modified with rubber or thermoplastic material with a curing temperature of 120-180 o C.

Материал имеет модуль упругости в направлении основного армирования более 60 ГПа, а плотность его составляет величину менее 2400 кг/м3.The material has an elastic modulus in the direction of the main reinforcement of more than 60 GPa, and its density is less than 2400 kg / m 3 .

Из слоистого композиционного материала могут быть выполнены различные изделия, преимущественно для изготовления основных элементов планера самолета и их ремонта, и для транспортного машиностроения. Various products can be made of a layered composite material, mainly for the manufacture of the main elements of an airframe and their repair, and for transport engineering.

Использование в основе слоистого алюмостеклопластика тонких (0,25-1,0 мм) листов из алюминиевого сплава, содержащего более 1,5% лития, предпочтительно системы Al-Li-Cu-Mg, с высоким модулем упругости (не менее 7700 МПа) вместо листов из традиционных среднепрочных сплавов типа дуралюмин Д16, 2024 на основе системы Al-Cu-Mg аналогичного назначения с модулем упругости 7150 МПа позволяет повысить модуль упругости при растяжении и сжатии композиционного материала и приблизить его к модулю алюминиевых сплавов, а также превысить значение модуля слоистых алюмоорганопластиков. При этом прочностные характеристики сплава с литием и сплавов типа Д16, 2024 сопоставимы, а скорость роста трещины усталости ниже, что дополнительно способствует повышению сопротивления разрушению материала. The use of thin (0.25-1.0 mm) sheets of aluminum alloy containing more than 1.5% lithium, preferably Al-Li-Cu-Mg, with a high elastic modulus (at least 7700 MPa) instead sheets of traditional medium-strength alloys of the type Duralumin D16, 2024 based on an Al-Cu-Mg system of a similar purpose with an elastic modulus of 7150 MPa can increase the tensile and compressive modulus of the composite material and bring it closer to the aluminum alloy module, as well as exceed the value of the module of layered alumoorg oplastikov. Moreover, the strength characteristics of the alloy with lithium and alloys of the type D16, 2024 are comparable, and the growth rate of the fatigue crack is lower, which further contributes to an increase in fracture resistance of the material.

Кроме того, состав и соотношение элементов алюминиево-литиевого сплава обеспечивают достаточную технологичность и возможность получения традиционным методом тонких листов (до минимальной толщины 0,25 мм), необходимых для достижения оптимальных свойств слоистого композиционного материала. In addition, the composition and the ratio of the elements of the aluminum-lithium alloy provide sufficient manufacturability and the possibility of obtaining the traditional method of thin sheets (up to a minimum thickness of 0.25 mm) necessary to achieve optimal properties of the layered composite material.

Важным преимуществом алюминиевого сплава с литием является также пониженная плотность (не более 2600 кг/м3) по сравнению с самыми распространенными алюминиевыми сплавами типа Д16(2024)-2770 кг/м3, В95(7075)-2820 кг/м3. Это приводит к дополнительному понижению плотности предлагаемого слоистого алюмостеклопластика преимущественно до 2300-2400 кг/м, т.е. до диапазона, характерного для класса слоистых алюмоорганопластиков АЛОР и ARALL.An important advantage of the aluminum alloy with lithium is also a reduced density (not more than 2600 kg / m 3 ) compared with the most common aluminum alloys of the type D16 (2024) -2770 kg / m 3 , B95 (7075) -2820 kg / m 3 . This leads to an additional decrease in the density of the proposed laminated aluminoglass plastic mainly to 2300-2400 kg / m, i.e. up to the range typical for the ALOR and ARALL laminated aluminum organoplastics class.

Использование стеклоткани в качестве армирующего наполнителя монослоя пластика более удобно и менее трудоемко в технологическом отношении при производстве препрегов и выкладке пакета композиционного материала по сравнению с армирующими наполнителями в виде ровинга. The use of fiberglass as a reinforcing filler of a monolayer of plastic is more convenient and less laborious in the technological sense in the production of prepregs and laying out a package of composite material in comparison with reinforcing fillers in the form of roving.

Уток из волокон эластичного, лекгоплавкого полимерного материала с плотностью не более 6 нитей/см обеспечивает сохранение параллельности волокон в основе ткани, точность ее ориентации и тем самым уменьшает или исключает снижение свойств от несовпадения направлений армирования и приложения эксплуатационных нагрузок (табл. 1). The weft of fibers of an elastic, low-melting polymer material with a density of not more than 6 threads / cm ensures the parallelism of the fibers in the fabric base, the accuracy of its orientation, and thereby reduces or eliminates the reduction of properties from mismatch between the reinforcement directions and the application of operational loads (Table 1).

В процессе формования композиционного материала легкоплавкий уток размягчается, а при повышенных температурах расплавляется и совмещается со связующим. Тем самым уменьшаются или устраняются деформация и локальные повреждения стекловолокон по основе и реализуются их высокие прочностные и усталостные свойства в композиционном материале. In the process of molding a composite material, fusible ducks soften, and at elevated temperatures it melts and combines with a binder. Thereby, deformation and local damage to the glass fibers on the base are reduced or eliminated, and their high strength and fatigue properties are realized in the composite material.

Связующее на основе эпоксидных смол с различной молекулярной массой, модифицированных каучуками или термопластами, отверждаемые при температурах от 120 до 180oС, обеспечивает монолитность слоя стеклопластика, надежную связь между слоями композиционного материала при сохранении свойств листов из алюминиевого сплава, содержащего литий, в искусственно состаренном состоянии.A binder based on epoxy resins with different molecular weights, modified with rubbers or thermoplastics, cured at temperatures from 120 to 180 o C, provides a monolithic layer of fiberglass, a reliable bond between the layers of the composite material while maintaining the properties of sheets of aluminum alloy containing lithium in artificially aged condition.

Высокомодульные (Е=85-100 ГПа), высокопрочные (σв = 400-500 MПa) тонкие стеклянные волокна с диаметром 5-20 мкм при плотном расположении нитей (20-30 нитей/см) вносят существенный вклад в высокий уровень показателей прочности, трещиностойкости, усталости и других свойств композиционного материала.High modulus (E = 85-100 GPa), high strength (σ in = 400-500 MPa) thin glass fibers with a diameter of 5-20 μm with a dense arrangement of threads (20-30 threads / cm) make a significant contribution to the high level of strength indicators, crack resistance, fatigue and other properties of the composite material.

Состав, структура, технологические приемы изготовления позволяют обеспечить повышенный модуль упругости - более 60 ГПа и пониженную плотность - менее 2400 кг/м3 предложенного слоистого композиционного материала, состоящего из чередующихся листов алюминиевого сплава и слоев стеклопластика.The composition, structure, manufacturing techniques allow to provide an increased modulus of elasticity - more than 60 GPa and a reduced density - less than 2400 kg / m 3 of the proposed layered composite material consisting of alternating sheets of aluminum alloy and layers of fiberglass.

Примеры осуществления. Examples of implementation.

В условиях опытного производства были отформованы листы алюмополимерного композиционного материала габаритами 650x650 мм трехслойной структуры: трех тонких листов из алюминиево-литиевого сплава и одного слоя стеклопластика с однонаправленной схемой армирования однонаправленной тканью по основе из высокомодульных высокопрочных стеклянных волокон и с утком малой плотности распределения из волокон легкоплавкого полимерного материала типа полиэфир, полиамид и т. п., распределенных в высокопрочном связующем на основе модифицированных эпоксидных смол. In pilot production conditions, sheets of an alumopolymer composite material with dimensions of 650x650 mm and a three-layer structure were formed: three thin sheets of aluminum-lithium alloy and one layer of fiberglass with a unidirectional reinforcement scheme with a unidirectional fabric based on high-modulus high-strength glass fibers and with a weft of low distribution density from low-melting fiber polymer material such as polyester, polyamide, etc., distributed in a high-strength binder based on modified ep ksidnyh resins.

Характеристики структуры и свойств компонентов заявленного (примеры 1,2,3) и известного (пример 4) слоистых композиционных материалов на основе алюминиевых листов и слоев стеклопластика представлены в табл.2. The characteristics of the structure and properties of the components of the claimed (examples 1,2,3) and known (example 4) laminated composite materials based on aluminum sheets and fiberglass layers are presented in table 2.

Плакированные листы толщиной 0,25-1,0 мм алюминиевого сплава предварительно подвергали обезжириванию, травлению и анодному окислению в хромовой или фосфорной кислотах, затем они были покрыты адгезионным грунтом, содержащим ингибиторы коррозии. Подготовленные алюминиевые листы помещали на плиту и затем производили послойную укладку монослоев препрегов в соответствии с требуемой однонаправленной ориентацией стеклянных волокон и алюминиевых листов для получения необходимого трехслойного строения. The clad sheets of a thickness of 0.25-1.0 mm of an aluminum alloy were first subjected to degreasing, etching and anodic oxidation in chromic or phosphoric acids, then they were coated with an adhesive primer containing corrosion inhibitors. The prepared aluminum sheets were placed on the plate and then layered layered monolayers of the prepregs were made in accordance with the required unidirectional orientation of the glass fibers and aluminum sheets to obtain the required three-layer structure.

Формование композита проводили прессовым или автоклавным методом при различных температурах. The composite was molded using a press or autoclave method at various temperatures.

Структура и объемное содержание компонентов в слоистых листах из полученных композиционных материалов контролировали на шлифах, изготовленных из разных зон, методами количественного микроструктурного анализа. The structure and volumetric content of the components in the laminated sheets of the obtained composite materials were monitored on thin sections made from different zones by the methods of quantitative microstructural analysis.

Механические свойства исследовали на образцах, вырезанных из слоистых листов. The mechanical properties were investigated on samples cut from laminated sheets.

Механические свойства при растяжении (предел прочности σв, модуль упругости Е) определяли на образцах с шириной рабочей части 15 мм и в соответствии с ГОСТ 1497-84.The mechanical tensile properties (tensile strength σ in , elastic modulus E) were determined on samples with a working part width of 15 mm and in accordance with GOST 1497-84.

Модуль упругости при сжатии Есж определяли на образцах размером 20x100 мм согласно ГОСТ 25.003-81.The compressive modulus E sr was determined on samples measuring 20x100 mm according to GOST 25.003-81.

Трещиностойкость (скорость роста трещины усталости) изучали на образцах размерами 140x420 мм с исходным центральным отверстием ⌀4 мм и пропилом 21о≈6 мм при следующих условиях усталостного нагружения: σmax = 120 МПа, R= 0, f=5 Гц.Fracture toughness (fatigue crack growth rate) was studied on samples of dimensions 140x420 mm with a central hole starting ⌀4 mm and a kerf 21 of ≈6 mm under the following conditions fatigue loading: σ max = 120 MPa, R = 0, f = 5 Hz.

В табл.3 показаны механические свойства слоистых листов из заявленного и известного композиционных материалов. Table 3 shows the mechanical properties of laminated sheets of the claimed and known composite materials.

Как видно из полученных и представленных результатов, состав и структура предложенного слоистого алюмостеклопластика позволили повысить модули упругости при растяжении и сжатии этого класса композиционным материалов на 6-11%, приблизив и даже превысив их значения для наиболее распространеных алюминиевых конструкционных сплавов типа Д16(2024), В95(7075), а также снизить на 5-6% плотность до уровня ниже 2400 кг/м3, т.е. до уровня наиболее легких слоистых алюмоорганопластиков. При этом были обеспечены высокий уровень характеристик прочности и сопротивления развитию усталостных трещин, а также упрощение сложной технологии изготовления слоистого композиционного материала за счет применения армирующего наполнителя в виде однонаправленной стеклоткани.As can be seen from the obtained and presented results, the composition and structure of the proposed layered aluminum-glass fiber reinforced plastic made it possible to increase the tensile and compressive modulus of this class of composite materials by 6-11%, approximating and even exceeding their values for the most common aluminum structural alloys of the D16 (2024) type. B95 (7075), and also reduce by 5-6% the density to a level below 2400 kg / m 3 , i.e. to the level of the lightest layered aluminoorganoplastics. At the same time, a high level of characteristics of strength and resistance to the development of fatigue cracks was provided, as well as the simplification of the complex manufacturing technology of the layered composite material through the use of reinforcing filler in the form of unidirectional fiberglass.

Таким образом, предложенный высокомодульный, легкий, высокопрочный, трещиностойкий слоистый алюмополимерный композиционный материал обеспечивает повышение жесткости, весовой эффективности, ресурса и надежности эксплуатации изделий. Композиционный материал рекомендуется для производства листов, плит, гнутых профилей. Thus, the proposed high-modulus, lightweight, high-strength, crack-resistant laminated alumopolymer composite material provides increased rigidity, weight efficiency, resource and reliability of operation of the products. Composite material is recommended for the production of sheets, plates, bent profiles.

Слоистый композиционный материал, состоящий из чередующихся листов алюминиевого сплава и слоев стеклопластика, предназначен в качестве конструкционного материала для основных элементов планера самолета (обшивок и стрингеров фюзеляжа, крыла и др.) и их ремонта (как стопер трещин), а также для изделий транспортного машиностроения взамен конструкционных алюминиевых сплавов. A layered composite material consisting of alternating sheets of aluminum alloy and layers of fiberglass is intended as a structural material for the main elements of an airplane glider (skin and stringers of the fuselage, wing, etc.) and their repair (like crack stoppers), as well as for transport engineering products instead of structural aluminum alloys.

Литература
1. Слоисто-волокнистые металлополимеры. Металлы, 1995, 1, с. 138-142.
Literature
1. Laminated fibrous metal polymers. Metals, 1995, 1, p. 138-142.

2. Европейский патент 0056288, МПК В 32 В 15/08, В 64 С 1/100, В 29 D 3/02, опубл. 05.03.86. 2. European patent 0056288, IPC B 32 V 15/08, 64 C 1/100, 29 D 3/02, publ. 03/05/86.

3. Патент США 5039571, НКИ 428/213, 428/246, МПК В 32 В 15/08, опубл. 13.08.91. 3. US patent 5039571, NKI 428/213, 428/246, IPC B 32 V 15/08, publ. 08/13/91.

Claims (7)

1. Слоистый композиционный материал, состоящий из чередующихся листов алюминиевого сплава и слоев стеклопластика на основе термореактивного связующего и армирующего наполнителя, отличающийся тем, что в качестве алюминиевого сплава он содержит высокомодульный сплав пониженной плотности с содержанием лития более 1,5 мас. %, а армирующий наполнитель выполнен в виде однонаправленной стеклоткани с основой из высокопрочных стеклянных волокон и с утком из волокон легкоплавкого полимерного материала. 1. A layered composite material consisting of alternating sheets of aluminum alloy and layers of fiberglass based on thermosetting binder and reinforcing filler, characterized in that as an aluminum alloy it contains a high-modulus alloy of low density with a lithium content of more than 1.5 wt. %, and the reinforcing filler is made in the form of unidirectional fiberglass with a base of high-strength glass fibers and with a weft of fibers of fusible polymer material. 2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что в качестве алюминиевого сплава он содержит высокомодульный сплав пониженной плотности с содержанием лития более 1,5 мас. % с модулем упругости при растяжении не менее 7700 МПА, с модулем упругости при сжатии не менее 7900 МПа, с пределом прочности не менее 400 МПа и с плотностью не более 2600 кг/м3.2. The material according to p. 1, characterized in that as an aluminum alloy it contains a high-modulus alloy of low density with a lithium content of more than 1.5 wt. % with a modulus of elasticity in tension of not less than 7700 MPA, with a modulus of elasticity in compression of not less than 7900 MPa, with a tensile strength of not less than 400 MPa and with a density of not more than 2600 kg / m 3 . 3. Материал по п. 1, отличающийся тем, что основа стеклоткани выполнена из стеклянных волокон диаметром 5-20 мкм и плотностью 2500-2580 кг/м3, с пределом прочности 400-500 МПа, с модулем упругости 85-100 ГПа и с расположением нитей основы с плотностью 20-30 нитей/см.3. The material according to claim 1, characterized in that the fiberglass base is made of glass fibers with a diameter of 5-20 microns and a density of 2500-2580 kg / m 3 , with a tensile strength of 400-500 MPa, with an elastic modulus of 85-100 GPa and arrangement of warp threads with a density of 20-30 threads / cm. 4. Материал по п. 1, отличающийся тем, что уток стеклоткани выполнен из волокон легкоплавкого полимерного материала с температурой плавления Тпл не выше 150oС при плотности его расположения не более 6 нитей/см.4. The material according to p. 1, characterized in that the weft of fiberglass is made of fibers of low-melting polymeric material with a melting temperature T PL not higher than 150 o With its density of not more than 6 threads / cm. 5. Материал по п. 1, отличающийся тем, что в качестве термореактивного связующего он содержит связующее на основе смеси эпоксидных смол, модифицированное каучуком или термопластичным материалом с температурой отверждения 120-180oС.5. The material according to p. 1, characterized in that as a thermosetting binder it contains a binder based on a mixture of epoxy resins, modified with rubber or thermoplastic material with a curing temperature of 120-180 o C. 6. Материал по п. 1, отличающийся тем, что он имеет модуль упругости в направлении основного армирования более 60 ГПа, а плотность менее 2400 кг/м3.6. The material according to claim 1, characterized in that it has an elastic modulus in the direction of the main reinforcement of more than 60 GPa, and a density of less than 2400 kg / m 3 . 7. Изделие из слоистого композиционного материала, отличающееся тем, что оно выполнено из материала по любому из пп. 1-6. 7. A product of a layered composite material, characterized in that it is made of a material according to any one of paragraphs. 1-6.
RU2001101624A 2001-01-19 2001-01-19 Composite laminated material and article made of it RU2185964C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001101624A RU2185964C1 (en) 2001-01-19 2001-01-19 Composite laminated material and article made of it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001101624A RU2185964C1 (en) 2001-01-19 2001-01-19 Composite laminated material and article made of it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2185964C1 true RU2185964C1 (en) 2002-07-27

Family

ID=20245000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001101624A RU2185964C1 (en) 2001-01-19 2001-01-19 Composite laminated material and article made of it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2185964C1 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006009489A1 (en) * 2004-07-14 2006-01-26 Federalnoe Gosudarstvennoe Unitarnoe Predpriyatie 'vserossiysky Nauchno-Issledovatelsky Institut Aviatsionnykh Materialov' (Fgup Viam) Laminated composite material and a product made thereof
RU2565215C1 (en) * 2014-09-18 2015-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Gradient metal glass-fibre plastic and product made from it
RU2565186C1 (en) * 2014-05-28 2015-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Composite layered material and method of producing same
RU2572982C2 (en) * 2010-12-01 2016-01-20 Норзен Текнолоджиз Интернешнл Корпорейшн Layered plastic for protection of metals against corrosion-active gases
RU2595684C1 (en) * 2015-03-04 2016-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Composite layered material with complex anticorrosion protection system
RU2600765C1 (en) * 2015-06-10 2016-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Laminar alumino-fibre glass and article made therefrom
RU2618072C1 (en) * 2015-11-05 2017-05-02 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method for producing laminated metal fiberglass
RU2645500C1 (en) * 2014-03-28 2018-02-21 Мицубиси Хеви Индастрис, Лтд. Structure of composite material and containing it aircraft wing and fuselage of aircraft, method of manufacturing structures composite material
RU2676637C1 (en) * 2018-05-07 2019-01-09 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Fire-resistant layered metal glass plastic and a product made from it
RU2682736C2 (en) * 2015-02-19 2019-03-21 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Method of forming metal sheet and formed part
RU2715525C2 (en) * 2011-05-19 2020-02-28 Зе Боинг Компани Aircraft structure to ensure high resistance to pulling off composite stringer
RU2791185C1 (en) * 2022-01-27 2023-03-03 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Curved shape reaction contact sensor

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006009489A1 (en) * 2004-07-14 2006-01-26 Federalnoe Gosudarstvennoe Unitarnoe Predpriyatie 'vserossiysky Nauchno-Issledovatelsky Institut Aviatsionnykh Materialov' (Fgup Viam) Laminated composite material and a product made thereof
RU2572982C2 (en) * 2010-12-01 2016-01-20 Норзен Текнолоджиз Интернешнл Корпорейшн Layered plastic for protection of metals against corrosion-active gases
RU2715525C2 (en) * 2011-05-19 2020-02-28 Зе Боинг Компани Aircraft structure to ensure high resistance to pulling off composite stringer
RU2645500C1 (en) * 2014-03-28 2018-02-21 Мицубиси Хеви Индастрис, Лтд. Structure of composite material and containing it aircraft wing and fuselage of aircraft, method of manufacturing structures composite material
RU2565186C1 (en) * 2014-05-28 2015-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Composite layered material and method of producing same
RU2565215C1 (en) * 2014-09-18 2015-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Gradient metal glass-fibre plastic and product made from it
RU2682736C2 (en) * 2015-02-19 2019-03-21 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Method of forming metal sheet and formed part
RU2595684C1 (en) * 2015-03-04 2016-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Composite layered material with complex anticorrosion protection system
RU2600765C1 (en) * 2015-06-10 2016-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Laminar alumino-fibre glass and article made therefrom
RU2618072C1 (en) * 2015-11-05 2017-05-02 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method for producing laminated metal fiberglass
RU2676637C1 (en) * 2018-05-07 2019-01-09 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Fire-resistant layered metal glass plastic and a product made from it
RU2791185C1 (en) * 2022-01-27 2023-03-03 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Curved shape reaction contact sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7087296B2 (en) Energy absorbent laminate
EP2646242B1 (en) Metal sheet - fiber reinforced composite laminate
US7955713B2 (en) Laminate of metal sheets and polymer
NL2007683C2 (en) Improved fiber-metal laminate.
US20110052910A1 (en) High toughness fiber-metal laminate
CN101417524B (en) Manufacture method of carbon fiber metal composite laminated plate
TWI730964B (en) A composite sandwich structure
RU2185964C1 (en) Composite laminated material and article made of it
JP2016064646A (en) Composite beam chord between reinforcement plates, and related making method
US20170190150A1 (en) Laminate of a Metal Sheet and an Adhesive Layer Bonded Thereto
RU2565215C1 (en) Gradient metal glass-fibre plastic and product made from it
EP1767343A4 (en) Laminated composite material and a product made thereof
RU2676637C1 (en) Fire-resistant layered metal glass plastic and a product made from it
RU2641744C1 (en) Layer hybrid composite material and the product made of it
Mashinskaya et al. Laminated fibrous metal—polymer composites
RU2238850C1 (en) Laminar composite material and an item made out of it
RU2600765C1 (en) Laminar alumino-fibre glass and article made therefrom
Husain et al. Experimental analysis of bending and tensile behaviour of aluminium-based fibre metal laminates
US10894389B2 (en) Laminate of mutually bonded adhesive layers and spliced metal sheets
RU2381904C1 (en) Layer composite material
NL2017849B1 (en) Laminate of mutually bonded adhesive layers and spliced metal sheets
Johnston Introduction to high performance composites