RU2565215C1 - Gradient metal glass-fibre plastic and product made from it - Google Patents

Gradient metal glass-fibre plastic and product made from it Download PDF

Info

Publication number
RU2565215C1
RU2565215C1 RU2014137818/05A RU2014137818A RU2565215C1 RU 2565215 C1 RU2565215 C1 RU 2565215C1 RU 2014137818/05 A RU2014137818/05 A RU 2014137818/05A RU 2014137818 A RU2014137818 A RU 2014137818A RU 2565215 C1 RU2565215 C1 RU 2565215C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gradient
alloy
glass
strength
sheets
Prior art date
Application number
RU2014137818/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Николаевич Каблов
Владислав Валерьевич Антипов
Ольга Григорьевна Сенаторова
Виталий Викторович Шестов
Наталья Филипповна Лукина
Василий Васильевич Сидельников
Юрий Олегович Попов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority to RU2014137818/05A priority Critical patent/RU2565215C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2565215C1 publication Critical patent/RU2565215C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: gradient metal glass fibre plastic containing external sheets of high-modular Al-Li alloy with yield point in the range of 300-400 MPa and layers of glass-fibre plastic on the basis of a thermosetting adhesive binder with a reinforcing filler from glass fibres in the form of fabrics or roving, which contains an inner sheet from high-strength Al-Li alloy with yield point of more than 500 MPa. Each layer of the glass fibre plastic is located between the specified inner sheet and outer sheets, besides, thickness of the inner sheet makes 25-40% of the total thickness of the gradient metal glass-fibre plastic.
EFFECT: development of a high-strength laminated gradient composite material on the basis of sheets from two types of gradient high-modular Al-Li alloys of lower density and layers of glass fibre plastic having high static strength, with preservation of increased elasticity modulus, reduced density, resistance to fatigue damage and other operational characteristics of crack resistance.
5 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области слоистых алюмополимерных композиционных материалов, содержащих тонкие листы из алюминиевых сплавов и слои армированных полимерных композиционных материалов и применяемых в качестве конструкционного материала для силовых элементов планера самолета (обшивок, стрингеров, противопожарных перегородок фюзеляжа и крыла, панелей пола, соединительных лент, стопперов и др.) и их ремонта, а также для других транспортных средств.The invention relates to the field of layered aluminum-polymer composite materials containing thin sheets of aluminum alloys and layers of reinforced polymer composite materials and used as structural material for power elements of an airframe (skin, stringers, fire walls of the fuselage and wing, floor panels, connecting tapes, stoppers etc.) and their repair, as well as for other vehicles.

Известен класс слоистых композиционных алюмополимерных материалов на основе алюминиевых листов и прослоек стеклопластика. Материалы этого типа, предложенные фирмой «AKZO» (Нидерланды) и обозначенные маркой Glare (Glass + Aluminium + Reinforced), состоят из тонких листов сплавов традиционных систем легирования Al-Cu (2024Т3 - типа Д16чТ), Al-Zn (7075Т6.Т76 - типа В95пчТ1Т2) и промежуточных слоев стеклопластика, которые содержат непрерывные стеклянные волокна и термопластичное или термореактивное связующее [Патент США №5,039,571].A known class of layered composite aluminopolymer materials based on aluminum sheets and fiberglass layers. Materials of this type, proposed by AKZO (Netherlands) and marked with the brand Glare (Glass + Aluminum + Reinforced), consist of thin sheets of alloys of traditional alloying systems Al-Cu (2024T3 - type D16chT), Al-Zn (7075T6. T76 - type B95pchT1T2) and intermediate layers of fiberglass, which contain continuous glass fibers and a thermoplastic or thermosetting binder [US Patent No. 5,039,571].

На базе алюминиевых сплавов имеются российские слоистые алюмостеклопластики, обозначенные маркой СИАЛ (Стекло И Алюминий) [O.G. Senatorova, L.I. Anikhovskaya, J.N. Fridlyander, V.V. Sidelnikov, a.o Features of Al Laminate Behavior at Fatigue Loading. Proc. of ICAA-5, France, 1996].On the basis of aluminum alloys there are Russian laminated aluminum-glass-reinforced plastics designated by the SIAL (Glass and Aluminum) brand [O.G. Senatorova, L.I. Anikhovskaya, J.N. Fridlyander, V.V. Sidelnikov, a.o Features of Al Laminate Behavior at Fatigue Loading. Proc. of ICAA-5, France, 1996].

Одним из основных недостатков этой серии слоистых алюмополимерных композиционных материалов, обусловленных свойствами слоев стеклопластика, является пониженный на 10-30% модуль упругости по сравнению с основными конструкционными алюминиевыми сплавами.One of the main disadvantages of this series of layered aluminum-polymer composite materials, due to the properties of fiberglass layers, is a 10-30% lower modulus of elasticity compared to the main structural aluminum alloys.

Кроме того, композиты обладают большей (до 8-10%) плотностью по сравнению с ранее разработанными слоистыми алюмоорганопластиками класса АЛОР (ARALL).In addition, composites have a higher (up to 8-10%) density compared to previously developed laminated aluminum organoplastics of the ALOR class (ARALL).

Наиболее близким по составу и назначению к предлагаемому изобретению является слоистый композиционный материал, состоящий из листов алюминий-литиевого высокомодульного сплава пониженной плотности и слоев стеклопластика на основе термореактивного связующего и армирующего наполнителя из высокопрочных стеклянных волокон [Патент РФ №2185964].The closest in composition and purpose to the present invention is a layered composite material consisting of sheets of aluminum-lithium high-modulus alloy of low density and layers of fiberglass based on thermosetting binder and reinforcing filler of high-strength glass fibers [RF Patent No. 2185964].

Использование в составе слоистого материала тонких листов из Al-Li сплава, предпочтительно системы Al-Li-Cu-Mg, с высоким модулем упругости (не менее 78 ГПа) и пониженной плотностью (не более 2620 кг/м3) вместо листов из традиционных среднепрочных сплавов типа дуралюмин системы Al-Cu-Mg с модулем упругости 71,5 ГПа и плотностью 2770 кг/м3, позволяет повысить в целом модуль упругости при растяжении и сжатии слоистого алюмостеклопластика на ~10% (до более 60 ГПа) и приблизить его к модулю для алюминиевых сплавов, а также дополнительно понизить плотность материала преимущественно до 2300-2400 кг/м3.The use of thin sheets of Al-Li alloy, preferably Al-Li-Cu-Mg system, with a high elastic modulus (at least 78 GPa) and low density (not more than 2620 kg / m 3 ) instead of traditional medium-strength sheets as part of the laminate alloys of the duralumin type of the Al-Cu-Mg system with an elastic modulus of 71.5 GPa and a density of 2770 kg / m 3 , allows to increase the overall modulus of elasticity in tension and compression of laminated aluminum-glass plastic by ~ 10% (up to more than 60 GPa) and bring it closer to module for aluminum alloys, as well as additionally reduce the density of the material and mainly up to 2300-2400 kg / m 3 .

Для обеспечения монолитности слоя стеклопластика и его надежной связи с алюминиевыми листами и повышения температуры эксплуатации материала до 130°C применяется модифицированное термореактивное связующее с повышенной температурой отверждения (170-180°C).To ensure the monolithicity of the fiberglass layer and its reliable bonding with aluminum sheets and to increase the operating temperature of the material up to 130 ° C, a modified thermosetting binder with an increased curing temperature (170-180 ° C) is used.

К общим главным недостаткам этих слоистых алюмостеклопластиков двух групп относятся:The common main disadvantages of these layered aluminum-glass plastic of the two groups include:

- слоистый композиционный материал имеет недостаточную статическую прочность (предел текучести) при достижении пониженной плотности и повышенной жесткости, что сужает область их применения;- the layered composite material has insufficient static strength (yield strength) upon reaching a lower density and increased stiffness, which narrows the scope of their application;

- в структуре композиционного материала используются одинаковые тонкие алюминиевые листы (из одного сплава, размера, объемной доли), взаимосвязанные с величиной предела текучести и ограничивающие изготовление различных видов изделий.- the structure of the composite material uses the same thin aluminum sheets (from one alloy, size, volume fraction), interconnected with the yield strength and limiting the manufacture of various types of products.

Технической задачей и техническим результатом настоящего изобретения является создание высокопрочного слоистого градиентного композиционного материла на основе листов из двух типов градиентных высокомодульных Al-Li сплавов пониженной плотности и слоев стеклопластика, обладающего высокой статической прочностью (по пределу текучести), при сохранении повышенного модуля упругости, пониженной плотности, сопротивления усталостному разрушению и других эксплуатационных характеристик трещиностойкости для конструкционного применения в основных силовых элементах планера самолетов и изделий других транспортных средств.The technical task and the technical result of the present invention is the creation of a high-strength layered gradient composite material based on sheets of two types of gradient high-modulus Al-Li alloys of low density and fiberglass layers with high static strength (yield strength), while maintaining an increased elastic modulus, low density , resistance to fatigue failure and other operational characteristics of crack resistance for structural applications in new power elements of the airframe of aircraft and products of other vehicles.

Для достижения заявленного технического результата предложен градиентный металлостеклопластик, состоящий из внешних листов высокомодульного Аl-Li сплава с пределом текучести в диапазоне 300-400 МПа, и слоев стеклопластика на базе термореактивного клеевого связующего с армирующим наполнителем из стекловолокон в виде тканей или ровинга, отличающийся тем, что дополнительно содержит внутренний лист из высокопрочного Al-Li сплава с пределом текучести более 500 МПа, причем каждый слой стеклопластика расположен между упомянутым внутренним листом и внешними листами, причем толщина внутреннего листа составляет 25-40% от общей толщины градиентного металлостеклопластика.To achieve the claimed technical result, a gradient metal-glass plastic is proposed, consisting of external sheets of a high-modulus Al-Li alloy with a yield strength in the range of 300-400 MPa, and fiberglass layers based on a thermosetting adhesive binder with fiberglass reinforcing in the form of fabrics or roving, characterized in which additionally contains an inner sheet of high-strength Al-Li alloy with a yield strength of more than 500 MPa, with each layer of fiberglass located between said inner sheet and outer sheets, and the thickness of the inner sheet is 25-40% of the total thickness of the gradient metal-reinforced plastic.

Предпочтительно, в качестве внешнего листа Al-Li сплава используют сплав с плотностью не более 2620 кг/см3 и модулем упругости при растяжении не менее 78 ГПа.Preferably, an alloy with a density of not more than 2620 kg / cm 3 and a tensile modulus of at least 78 GPa is used as the outer sheet of the Al-Li alloy.

Предпочтительно, в качестве внутреннего листа Al-Li сплава используют сплав с плотностью не более 2690 кг/см3 и модулем упругости при растяжении не менее 76 ГПа.Preferably, an alloy with a density of not more than 2690 kg / cm 3 and a tensile modulus of at least 76 GPa is used as the inner sheet of the Al-Li alloy.

Предпочтительно, основа армирующего наполнителя выполнена из стеклянных волокон диаметром ⌀ 5-20 мкм, плотностью 2500-2580 кг/м3, с пределом прочности σв 4000-5000 МПа, модулем упругости при растяжении Е 85-100 ГПа.Preferably, the base of the reinforcing filler is made of glass fibers with a diameter of ⌀ 5-20 μm, a density of 2500-2580 kg / m 3 , with a tensile strength σ of 4000-5000 MPa, tensile modulus E 85-100 GPa.

Предпочтительно, в качестве термореактивного связующего он содержит связующее на основе смеси эпоксидных смол, модифицированное термопластичным материалом с повышенной температурой отверждения 170-180°C.Preferably, as a thermosetting binder, it contains a binder based on a mixture of epoxy resins, modified with a thermoplastic material with an increased curing temperature of 170-180 ° C.

Настоящее изобретение поясняется чертежомThe present invention is illustrated in the drawing.

На фиг. 1 показана схема градиентного металлостеклопластика, где:In FIG. 1 shows a diagram of gradient metal-glass plastic, where:

1 - внешний лист среднепрочного высокомодульного Al-Li сплава;1 - outer sheet of medium-strength high-modulus Al-Li alloy;

2 - термореактивное клеевое связующее с армирующим наполнителем из стекловолокон;2 - thermoset adhesive adhesive with a reinforcing filler of fiberglass;

3 - внутренний лист высокопрочного высокомодульного Al-Li сплава.3 - inner sheet of high-strength high-modulus Al-Li alloy.

Важнейшим преимуществом предлагаемого высокопрочного слоистого градиентного композиционного материала является его повышенная статическая прочность, как следствие присутствия внутренних симметрично расположенных неплакированных листов из высокопрочного Al-Li сплава с высоким пределом текучести. Это способствует расширению номенклатуры композиционного материала в целом. Разработанный металлостеклопластик является градиентным материалом, так как он состоит из нескольких слоев, уровень свойств которых систематически различается по толщине. Так, по краям у него листы среднепрочного Al-Li сплава, в центре лист из высокопрочного Al-Li сплава, а между ними прослойки стеклопластика.The most important advantage of the proposed high-strength layered gradient composite material is its increased static strength, as a result of the presence of internal symmetrically arranged uncoated sheets of high-strength Al-Li alloy with a high yield strength. This contributes to the expansion of the range of composite material as a whole. The developed metal-fiberglass plastic is a gradient material, since it consists of several layers, the level of properties of which systematically varies in thickness. So, at the edges of it there are sheets of a medium-strength Al-Li alloy, in the center a sheet of high-strength Al-Li alloy, and between them there are layers of fiberglass.

Использование в составе композиционного материала внешних тонких листов из среднепрочного Al-Li сплава и слоев стеклопластика на базе модифицированного термореактивного связующего с различным стеклоармирующим наполнителем приводит к сохранению высокого сопротивления усталостному разрушению и других эксплуатационных характеристик трещиностойкости.The use of external thin sheets of medium-strength Al-Li alloy and fiberglass layers in the composition of the composite material based on a modified thermosetting binder with various glass-reinforcing filler leads to the preservation of high resistance to fatigue fracture and other operational characteristics of crack resistance.

Использование в составе слоистого градиентного композиционного материала двух высокомодульных Al-Li сплавов пониженной плотности позволит достичь повышения жесткости и весовой эффективности от применения материала в конструкциях.The use of two high-modulus Al-Li alloys of reduced density in the composition of the layered gradient composite material will allow to achieve increased rigidity and weight efficiency from the use of the material in structures.

Предложенная регламентация соотношения толщин слоев внутреннего листа и материала в целом обеспечивает создание оптимального комплекса свойств композиционного алюмополимерного материала.The proposed regulation of the ratio of the thicknesses of the layers of the inner sheet and the material as a whole provides the creation of an optimal set of properties of a composite aluminopolymer material.

Существенным фактором является совместимость температурно-временных параметров отверждения двух градиентных Al-Li сплавов внешних и внутренних листов при повышенной температуре клеевого модифицированного связующего для создания надежной связи между металлическими листами и полимерными слоями, а также повышения температуры эксплуатации композиционного материала.A significant factor is the compatibility of the temperature-time parameters of the curing of two gradient Al-Li alloys of the outer and inner sheets at an elevated temperature of the adhesive modified binder to create a reliable bond between the metal sheets and the polymer layers, as well as to increase the operating temperature of the composite material.

Указанное термореактивное клеевое связующее включает следующие компоненты: смесь эпоксидиановой смолы с одной из эпоксидных смол, выбранных из группы N,N-тетраглицидилпроизводное 3,3′-дихлор-4,4′-диаминодифенилметана, полиглицидилпроизводное низкомолекулярного фенол-формальдегидного новолака, триглицидилпроизводное парааминофенола, дициандиамид в качестве отвердителя и полиарилсульфон с концевыми гидроксильными группами, молекулярной массой 25000-45000 и температурой стеклования 190-260°C, являющийся продуктом нуклеофильной поликонденсации бис-(галогенарил)сульфонов с бисфенолом, которые взяты в следующем соотношении, мас.ч.:The specified thermosetting adhesive binder includes the following components: a mixture of an epoxy resin with one of the epoxy resins selected from the group N, N-tetraglycidyl derivative of 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane, polyglycidyl derivative of low molecular weight phenol-formaldehyde novolak, tri-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-diamino-aminodiamine as a hardener and polyaryl sulfone with terminal hydroxyl groups, a molecular weight of 25000-45000 and a glass transition temperature of 190-260 ° C, which is a product of nucleophilic polycondensation tion of bis- (halogenaryl) sulfones with bisphenol, which are taken in the following ratio, parts by weight:

смесь эпоксидиановой смолы с одной из эпоксидныхa mixture of epoxy resin with one of the epoxy смол, выбранных из группыresins selected from the group N,N-тетраглицидил-производное 3,3′-дихлор-4,4′-N, N-tetraglycidyl derivative 3,3′-dichloro-4,4′- диаминодифенилметана, полиглицидилпроизводноеdiaminodiphenylmethane, polyglycidyl derivative низкомолекулярного фенолформальдегидного новолака,low molecular weight phenol-formaldehyde novolak, триглицидилпроизводное парааминофенолаtriglycidyl derivative of paraaminophenol 59-12059-120 дициандиамидdicyandiamide 6-166-16 полиарилсульфонpolyarylsulfone 10-3510-35

Приготовление связующеего осуществляют следующим образомThe preparation of the binder is as follows

В реактор загружают 50 мас.ч. эпоксидной смолы ЭД-20, 40 мас.ч. N,N-тетраглицидилпроизводное 3,3′-дихлор-4,4′-диаминодифенилметана и 25 мас.ч. полиарилсульфона с молекулярной массой 25000. Смесь нагревают при перемешивании до температуры 170-180°C. Затем в полученный расплав вводят 10 мас.ч. дициандиамида и осуществляют перемешивание до получения гомогенного состава. Затем полученный расплав охлаждают до комнатной температуры.50 parts by weight are charged to the reactor. epoxy resin ED-20, 40 parts by weight N, N-tetraglycidyl derivative of 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane and 25 parts by weight polyarylsulfone with a molecular weight of 25,000. The mixture is heated with stirring to a temperature of 170-180 ° C. Then, 10 parts by weight are introduced into the obtained melt. dicyandiamide and carry out stirring until a homogeneous composition is obtained. Then the resulting melt is cooled to room temperature.

Примеры осуществленияExamples of implementation

В опытном производстве были отформованы пятислойные градиентные листы композиционного материала (см. фиг. 1) габаритами 500×500 мм, состоящие из двух внешних листов тонких (1), например толщиной (t=0,31 мм), предпочтительно односторонне плакированных листов из сред непрочного (σ0,2=340 МПа) высокомодульного (Е=80 ГПа) Al-Li сплава пониженной плотности (d~2600 кг/м3), и внутреннего листа (3) из другого высокопрочного (σ0,2=500 МПа) высокомодульного (Е=77 ГПа) Al-Li сплава пониженной плотности (d~2670 кг/м3), и двух слоев стеклопластика (2) с двунаправленной схемой армирования высокопрочными, высокомодульными стеклянными волокнами, распределенными в связующем на основе модифицированных эпоксидных смол.In pilot production, five-layer gradient sheets of composite material were formed (see Fig. 1) with dimensions of 500 × 500 mm, consisting of two thin outer sheets (1), for example, thickness (t = 0.31 mm), preferably one-sided clad sheets of media fragile (σ 0.2 = 340 MPa) high-modulus (E = 80 GPa) Al-Li alloy of low density (d ~ 2600 kg / m 3 ), and the inner sheet (3) from another high-strength (σ 0.2 = 500 MPa ) high-modulus (E = 77 GPa) Al-Li alloy of reduced density (d ~ 2670 kg / m 3 ), and two layers of fiberglass (2) with a bi-directional reinforcement circuit high-strength, high-modulus glass fibers distributed in a binder based on modified epoxy resins.

Характеристики структуры и свойств компонентов заявленного (примеры 1-3) и известного (примеры 4, 5) слоистых композиционных материалов на основе алюминиевых листов и слоев стеклопластика представлены в таблице 1.The characteristics of the structure and properties of the components of the claimed (examples 1-3) and known (examples 4, 5) laminated composite materials based on aluminum sheets and fiberglass layers are presented in table 1.

Алюминиевые листы (1, 3) подвергали предварительно обезжириванию, травлению, анодному окислению в хромовой или фосфорной кислотах, далее они были покрыты адгезионным грунтом с помощью распылителя. Листы после подготовки поверхности помещали на плиту и затем выполняли послойную укладку алюминиевых листов и монослоев препрегов в соответствии с требуемой ориентацией армирующих стеклянных волокон и направлением прокатки алюминиевых листов для создания необходимой структуры композиционного материала.The aluminum sheets (1, 3) were subjected to preliminary degreasing, etching, anodic oxidation in chromic or phosphoric acids, and then they were coated with adhesive primer using a spray gun. After surface preparation, the sheets were placed on the plate and then layered layered aluminum sheets and monolayers of prepregs were made in accordance with the required orientation of the reinforcing glass fibers and the rolling direction of the aluminum sheets to create the necessary structure of the composite material.

Формование листов композита проводили автоклавным способом (автоклав «Шольц» с рабочим пространством ⌀ 800×2000 мм) при повышенной температуре отверждения модифицированного связующего.The composite sheets were molded by the autoclave method (Scholz autoclave with a working space of ⌀ 800 × 2000 mm) at an increased curing temperature of the modified binder.

Микроструктуру и регламентированные соотношения листов (1, 3) и слоев стеклопластика (2), структура и объемное содержание других компонентов в слоистых листах из полученных высокопрочных градиентных композиционных материалов оценивали на шлифах, вырезанных из разных зон, методами количественного микроструктурного анализа в оптических микроскопах.The microstructure and the regulated ratios of sheets (1, 3) and fiberglass layers (2), the structure and volumetric content of other components in laminated sheets from the obtained high-strength gradient composite materials were evaluated on thin sections cut from different zones using quantitative microstructural analysis in optical microscopes.

Механические свойства исследовали на образцах, вырезанных из алюминиевых листов и слоистых градиентных композиционных материалов.The mechanical properties were investigated on samples cut from aluminum sheets and layered gradient composite materials.

Механические свойства при растяжении (предел текучести σ0,2, модуль упругости Е) определяли на образцах с шириной рабочей части 15 мм в соответствии с ГОСТ 1497-84.Tensile mechanical properties (yield strength σ 0.2 , elastic modulus E) were determined on samples with a working part width of 15 mm in accordance with GOST 1497-84.

Трещиностойкость (скорость роста трещины усталости) изучали на образцах размерами 140×420 мм с исходным центральным отверстием ⌀ 4 мм и пропилом 2l0~6 мм при следующих условиях усталостного нагружения: σmax=120 МПа; R=0; f=5 Гц.Fracture resistance (fatigue crack growth rate) was studied on samples of 140 × 420 mm in size with an initial central hole of ⌀ 4 mm and a cut of 2l 0 ~ 6 mm under the following conditions of fatigue loading: σ max = 120 MPa; R is 0; f = 5 Hz.

Плотность композитов определяли методом гидростатического взвешивания.The density of the composites was determined by hydrostatic weighing.

В таблице 2 показаны механические и физические свойства листов из заявленного (примеры 1-3) и известного (примеры 4, 5) слоистых композиционных материалов. Примеры 1-3 - с Al-Li внутренними высокопрочными различной толщины листами; пример 4 - с одинаковыми по толщине среднепрочными листами сплава системы Al-Li; пример 5 - с одинаковыми по толщине среднепрочными листами сплава 2024 системы Al-Cu.Table 2 shows the mechanical and physical properties of the sheets of the claimed (examples 1-3) and known (examples 4, 5) layered composite materials. Examples 1-3 - with Al-Li internal high-strength sheets of various thicknesses; Example 4 - with the same thickness average-strength alloy sheets of the Al-Li system; example 5 - with the same thickness medium-strength sheets of alloy 2024 of the Al-Cu system.

Как свидетельствуют полученные и представленные в таблице 2 результаты, структура и состав предложенного высокопрочного слоистого алюмостеклопластика позволили повысить статическую прочность (до σ0,2≥400 МПа). При этом сохраняется пониженная плотность композита, высокий уровень модуля упругости, сопротивления развитию трещин усталости и обеспечивается повышенная температура эксплуатации.As evidenced by the results obtained and presented in table 2, the structure and composition of the proposed high-strength layered alumi-glass-plastic made it possible to increase the static strength (up to σ 0.2 ≥400 MPa). At the same time, a reduced composite density, a high level of elastic modulus, resistance to the development of fatigue cracks, and an increased operating temperature are ensured.

Таким образом, предложенный высокопрочный, высокомодульный, легкий, трещиностойкий слоистый градиентный композиционный материал расширяет возможности производства деталей, обеспечивает повышение ресурса, надежности, весовой эффективности, жесткости, температурного диапазона эксплуатации изделий. Материал рекомендуется для изготовления листов, плит, гнутых профилей.Thus, the proposed high-strength, high-modulus, lightweight, crack-resistant layered gradient composite material expands the production capabilities of parts, provides an increase in resource, reliability, weight efficiency, rigidity, and temperature range of product operation. The material is recommended for the manufacture of sheets, plates, bent profiles.

Слоистый высокопрочный градиентный композиционный материал на основе листов (1, 3) из двух типов градиентных высокомодульных Al-Li сплавов предпочтительно пониженной плотности и слоев стеклопластика (2) предназначен в качестве эффективного, практически реализуемого конструкционного материала для основных элементов планера самолета (обшивок, стрингеров, противопожарных перегородок фюзеляжа и крыла, панелей пола, соединительных лент и др.) и их ремонта (как стоппер трещин), а также для изделий наземного транспорта и других транспортных средств, взамен конструкционных монолитных алюминиевых сплавов и слоистых материалов серии GLARE.A layered high-strength gradient composite material based on sheets (1, 3) of two types of high-modulus gradient Al-Li alloys of preferably low density and fiberglass layers (2) is intended as an effective, practicable structural material for the main elements of an airplane glider (skins, stringers, fire-prevention partitions of the fuselage and wing, floor panels, connecting tapes, etc.) and their repair (like crack stopper), as well as for ground transportation products and other transport media TV, instead of structural monolithic aluminum alloys and laminates GLARE series.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (6)

1. Градиентный металлостеклопластик, состоящий из внешних листов высокомодульного Al-Li сплава с пределом текучести в диапазоне 300-400 МПа и слоев стеклопластика на базе термореактивного клеевого связующего с армирующим наполнителем из стекловолокон в виде тканей или ровинга, отличающийся тем, что дополнительно содержит внутренний лист из высокопрочного Al-Li сплава с пределом текучести более 500 МПа, причем каждый слой стеклопластика расположен между упомянутым внутренним листом и внешними листами, причем толщина внутреннего листа составляет 25-40% от общей толщины градиентного металлостеклопластика.1. Gradient metal-fiberglass plastic, consisting of outer sheets of a high-modulus Al-Li alloy with a yield strength in the range of 300-400 MPa and fiberglass layers based on thermosetting adhesive binder with fiberglass reinforcing in the form of fabrics or roving, characterized in that it further comprises an inner sheet from a high-strength Al-Li alloy with a yield strength of more than 500 MPa, with each fiberglass layer located between the said inner sheet and the outer sheets, the thickness of the inner sheet being m 25-40% of the total thickness gradient metallostekloplastika. 2. Градиентный металлостеклопластик по п. 1, отличающийся тем, что в качестве внешнего листа из Al-Li сплава используют сплав с плотностью не более 2620 кг/см3 и модулем упругости при растяжении не менее 78 ГПа.2. Gradient glass-reinforced plastic according to claim 1, characterized in that an alloy with a density of not more than 2620 kg / cm 3 and a tensile modulus of at least 78 GPa is used as an outer sheet of Al-Li alloy. 3. Градиентный металлостеклопластик по п. 1, отличающийся тем, что в качестве внутреннего листа Al-Li сплава используют сплав с плотностью не более 2690 кг/см3 и модулем упругости при растяжении не менее 76 ГПа.3. Gradient glass-reinforced plastic according to claim 1, characterized in that an alloy with a density of not more than 2690 kg / cm 3 and a tensile modulus of at least 76 GPa is used as the inner sheet of the Al-Li alloy. 4. Градиентный металлостеклопластик по п. 1, отличающийся тем, что основа армирующего наполнителя выполнена из стеклянных волокон диаметром ⌀ 5-20 мкм, плотностью 2500-2580 кг/м3, с пределом прочности 4000-5000 МПа, модулем упругости при растяжении 85-100 ГПа.4. Gradient glass-reinforced plastic according to claim 1, characterized in that the base of the reinforcing filler is made of glass fibers with a diameter of ⌀ 5-20 μm, a density of 2500-2580 kg / m 3 , with a tensile strength of 4000-5000 MPa, a tensile modulus of 85- 100 GPa. 5. Градиентный металлостеклопластик по п. 1, отличающийся тем, что в качестве термореактивного связующего он содержит связующее на основе смеси эпоксидных смол, модифицированное термопластичным материалом с повышенной температурой отверждения 170-180°C.5. Gradient glass-reinforced plastic according to claim 1, characterized in that as a thermosetting binder it contains a binder based on a mixture of epoxy resins, modified with a thermoplastic material with an increased curing temperature of 170-180 ° C. 6. Изделие из градиентного металлостеклопластика, отличающееся тем, что оно выполнено из градиентного металлостеклопластика по пп. 1-5. 6. The product of gradient metal-plastic, characterized in that it is made of gradient metal-plastic according to paragraphs. 1-5.
RU2014137818/05A 2014-09-18 2014-09-18 Gradient metal glass-fibre plastic and product made from it RU2565215C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014137818/05A RU2565215C1 (en) 2014-09-18 2014-09-18 Gradient metal glass-fibre plastic and product made from it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014137818/05A RU2565215C1 (en) 2014-09-18 2014-09-18 Gradient metal glass-fibre plastic and product made from it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2565215C1 true RU2565215C1 (en) 2015-10-20

Family

ID=54327092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014137818/05A RU2565215C1 (en) 2014-09-18 2014-09-18 Gradient metal glass-fibre plastic and product made from it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2565215C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105172266A (en) * 2015-10-16 2015-12-23 北京航空航天大学 Multi-layer anti-shock sandwich glass based on silkworm cocoon fiber distribution and gradient laminated structure and preparation method
RU2641744C1 (en) * 2017-03-02 2018-01-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Layer hybrid composite material and the product made of it
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
CN112063107A (en) * 2020-08-06 2020-12-11 黑龙江科技大学 Metal glass fiber/epoxy resin composite material and preparation method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2185964C1 (en) * 2001-01-19 2002-07-27 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Composite laminated material and article made of it
RU2323092C2 (en) * 2002-02-13 2008-04-27 Сторк Фоккер Аесп Б.В. Layered panel
RU2440246C2 (en) * 2006-06-13 2012-01-20 Алкоа Инк. Laminar material from metal sheets and polymer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2185964C1 (en) * 2001-01-19 2002-07-27 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Composite laminated material and article made of it
RU2323092C2 (en) * 2002-02-13 2008-04-27 Сторк Фоккер Аесп Б.В. Layered panel
RU2440246C2 (en) * 2006-06-13 2012-01-20 Алкоа Инк. Laminar material from metal sheets and polymer

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105172266A (en) * 2015-10-16 2015-12-23 北京航空航天大学 Multi-layer anti-shock sandwich glass based on silkworm cocoon fiber distribution and gradient laminated structure and preparation method
CN105172266B (en) * 2015-10-16 2017-03-22 北京航空航天大学 Multi-layer anti-shock sandwich glass based on silkworm cocoon fiber distribution and gradient laminated structure and preparation method
RU2641744C1 (en) * 2017-03-02 2018-01-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Layer hybrid composite material and the product made of it
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
CN112063107A (en) * 2020-08-06 2020-12-11 黑龙江科技大学 Metal glass fiber/epoxy resin composite material and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Thrall et al. Adhesive bonding of aluminum alloys
RU2440246C2 (en) Laminar material from metal sheets and polymer
Ghori et al. The role of advanced polymer materials in aerospace
KR102028791B1 (en) Split resistant composite laminate
Quilter Composites in aerospace applications
EP2646242B1 (en) Metal sheet - fiber reinforced composite laminate
RU2565215C1 (en) Gradient metal glass-fibre plastic and product made from it
EP2763849B1 (en) Improved fiber-metal laminate
US20110052910A1 (en) High toughness fiber-metal laminate
JP2001526601A (en) Laminate manufacturing method and laminate obtained by the method
RU2185964C1 (en) Composite laminated material and article made of it
EP1767343A4 (en) Laminated composite material and a product made thereof
RU2600765C1 (en) Laminar alumino-fibre glass and article made therefrom
Kadioglu et al. Effects of different fiber orientations on the shear strength performance of composite adhesive joints
RU2618072C1 (en) Method for producing laminated metal fiberglass
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
Dincă et al. Aluminum/glass fibre and aluminum/carbon fibre hybrid laminates
RU2570469C1 (en) Method for glass laminate aluminium reinforced epoxy junction
Vogelesang et al. New developments in ARALL laminates
US10894389B2 (en) Laminate of mutually bonded adhesive layers and spliced metal sheets
NL2017849B1 (en) Laminate of mutually bonded adhesive layers and spliced metal sheets
Lukina et al. Adhesive binders for layered alumopolymer composite materials
Shankar Fiber metal laminates—matching the best in composites and metals
Husain et al. Experimental analysis of bending and tensile behaviour of aluminium-based fibre metal laminates