一种树脂-铝基层状复合材料风扇叶片的制作方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及复合材料技术领域，具体的涉及一种树脂-铝基层状复合材料风扇叶片。
【背景技术】
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[0002]现代商用飞机“飞得更高、更快和更安静”的需求，对发动机的动力和效率提出了新的要求。在气动设计技术、结构设计技术和复合材料技术发展的基础上，大涵道比商用发动机应用复合材料风扇叶片，可以进一步提高商用飞机的推重比和燃油效率，降低噪声和有害气体排放，增加舒适性和经济性。
[0003]飞机为了增大发动机的涵道比和效率，必须采用更大尺寸的风扇，这使得风扇段的质量占发动机总质量的比例增加，且叶片的结构件抗冲击性能好，耐磨性能不佳，焊接性能不好，易开裂。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的是提供一种树脂-铝基层状复合材料风扇叶片，其结构件的材料采用30-40%的树脂与60-70%的层状铝基复合材料叠层，采用热压固化工艺制备而成的复合材料，其强度大，叶片持久运行性好，质轻。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]—种树脂-铝基层状复合材料风扇叶片，所述风扇叶片的结构件的材料是由30-40%的树脂与60-70%的层状铝基复合材料叠层，采用热压固化工艺制备而成的复合材料；
[0007]其中层状铝基复合材料三层，增强体含量由上至下逐层降低，上层增强体的质量分数为40-60%，中层增强体质量分数为上层的一半，下层增强体含量为O。
[0008]作为上述技术方案的优选，所述树脂为聚碳酸酯树脂。
[0009]作为上述技术方案的优选，所述层状铝基复合材料的制备方法包括以下步骤:
[0010](I)将不同质量比的增强体粉末与铝基体粉末分别加入到混料机中，加入钢球进行混合均匀，制成增强体含量不同的混合粉末；
[0011](2)将增强体含量不同的混合粉末依次封装于圆柱形钢模具中，进行冷压成型，得到还锭；
[0012](3)将封装于圆柱形钢模具中的坯锭在惰性气体气氛下，进行热压成型，将热压成型的圆柱形坯锭封装入金属包套中，进行高温真空除气处理；
[0013](4)将经高温真空除气处理的坯锭进行热等静压致密化，成型为致密度为100%的复合材料坯锭，最后机加工去掉热等静压坯锭外面的金属包套，得到层状铝基复合材料。
[0014]作为上述技术方案的优选，步骤(I)中，所述增强体为碳化硅或碳化硼，其粒径大小为 0.2-0.5μηι。
[0015]作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，冷压成型的压力为10_50MPa，冷压致密度为 50-70 %。
[0016]作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，热压成型热压温度为350_500°C，压力为20-50MPa，热压致密度为70 % -90 %。
[0017]作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，高温真空除气处理的除气温度为540-620°C，升温速度为20-50°C/h。真空度为0.45Pa以下，除气时间不超过28h。
[0018]作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，热等静压温度与高温真空除气处理温度保持一致，为540-620°C，压力为100-13010^，保温保压611。
[0019]本发明具有以下有益效果:
[0020]本发明采用粉末冶金工艺，增强体颗粒的含量可以得到控制；本发明采用热压技术使得坯锭热压致密度为70-90 %，使用惰性气体保证粉末不会被氧化，在合适的温度下进行压制成型，可以让每层的残余应力都得到释放，不会出现层间裂纹；
[0021]且本发明在层状铝基复合材料中填充树脂，大大提高了叶片结构件的抗冲击性能，使得叶片的运行性时间大大增加，耐磨和耐腐蚀性能得到改善。
【具体实施方式】
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[0022]为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
[0023]实施例1
[0024]—种树脂-铝基层状复合材料风扇叶片，其特征在于，所述风扇叶片的结构件的材料是由30%的树脂与70%的层状铝基复合材料叠层，采用热压固化工艺制备而成的复合材料；
[0025]其中层状铝基复合材料三层，增强体含量由上至下逐层降低，上层增强体的质量分数为40%，中层增强体质量分数为上层的一半，下层增强体含量为O;
[0026]所述的层状铝基复合材料的制备方法包括以下步骤:
[0027](I)将不同质量比的增强体粉末与铝基体粉末分别加入到混料机中，加入钢球进行混合均匀，制成增强体含量不同的混合粉末；
[0028](2)将增强体含量不同的混合粉末依次封装于圆柱形钢模具中，在压力为20MPa的条件下进行冷压成型，冷压致密度为50%，得到坯锭；
[0029](3)将封装于圆柱形钢模具中的坯锭在惰性气体气氛下，在350°C，压力为20MPa下进行热压成型，热压致密度为70%，将热压成型的圆柱形坯锭封装入金属包套中，在温度为540°C，升温速度为20°C/h。真空度为0.45Pa以下进行高温真空除气处理，除气时间不超过28h；
[0030](4)将经高温真空除气处理的坯锭在540°C，压力为10MPa下进行热等静压致密化，成型为致密度为100%的复合材料坯锭，最后机加工去掉热等静压坯锭外面的金属包套，得到层状铝基复合材料，其是由40%Si/Al层、20%Si/Al层和铝层复合。
[0031]实施例2
[0032]—种树脂-铝基层状复合材料风扇叶片，其特征在于，所述风扇叶片的结构件的材料是由40%的树脂与60%的层状铝基复合材料叠层，采用热压固化工艺制备而成的复合材料；
[0033]其中层状铝基复合材料三层，增强体含量由上至下逐层降低，上层增强体的质量分数为60%，中层增强体质量分数为上层的一半，下层增强体含量为O;
[0034]所述的层状铝基复合材料的制备方法包括以下步骤:
[0035](I)将不同质量比的增强体粉末与铝基体粉末分别加入到混料机中，加入钢球进行混合均匀，制成增强体含量不同的混合粉末；
[0036](2)将增强体含量不同的混合粉末依次封装于圆柱形钢模具中，在压力为50MPa的条件下进行冷压成型，冷压致密度为70%，得到坯锭；
[0037](3)将封装于圆柱形钢模具中的坯锭在惰性气体气氛下，在500°C，压力为50MPa下进行热压成型，热压致密度为90 %，将热压成型的圆柱形坯锭封装入金属包套中，在温度为620°C，升温速度为50°C/h。真空度为0.45Pa以下进行高温真空除气处理，除气时间不超过28h；
[0038](4)将经高温真空除气处理的坯锭在620°C，压力为130MPa下进行热等静压致密化，成型为致密度为100%的复合材料坯锭，最后机加工去掉热等静压坯锭外面的金属包套，得到层状铝基复合材料，其是由60%Si/Al层、30%Si/Al层和铝层复合。
[0039]实施例3
[0040]—种树脂-铝基层状复合材料风扇叶片，其特征在于，所述风扇叶片的结构件的材料是由32%的树脂与68%的层状铝基复合材料叠层，采用热压固化工艺制备而成的复合材料；
[0041]其中层状铝基复合材料三层，增强体