形状记忆合金丝混杂复合材料的制备方法及形状记忆合金丝定位夹具与流程

本发明涉及的是一种纤维增强复合材料的制备方法，具体涉及的是形状记忆合金丝混杂复合材料制备方法。本发明也涉及一种形状记忆合金丝混杂复合材料制备方法所用的形状记忆合金丝定位夹具。

背景技术：

目前，在复合材料结构中使用智能材料的方法已经吸引了众多研究者的关注。例如公开号为CN 105349920 A的专利文件中，针对这类问题提出了“一种形状记忆合金丝增强铝合金复合材料的制备方法”。形状记忆合金混杂复合材料是将有一定塑性变形的形状记忆合金(SMA)元件和基体材料通过物理和化学的复合工艺(如浇注，碾压，胶合等)制备而成。而在将形状记忆合金丝嵌入复合材料中存在着诸多问题，灌注树脂容易使合金丝发生移动、难以实现铺设不同位置和层数、合金丝嵌入操作太过复杂等。

因此现在需要一种能够对上述问题进行优化的形状记忆合金丝混杂复合材料制备方法，以便有效的解决实际问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种操作容易、产品性能稳定的形状记忆合金丝混杂复合材料的制备方法。本发明的目的还在于提供一种能精确定位铺层位置和间距、性能稳定的形状记忆合金丝定位夹具。

本发明的形状记忆合金丝混杂复合材料的制备方法包括：

按照预先设计的底层层数层层铺设底层纤维布，在底层纤维布上排列第一层形状记忆合金丝，按照预先设计的中层层数层层铺设中层纤维布，在中层纤维布上排列第二层形状记忆合金丝，按照预先设计的上层层数层层铺设上层纤维布，得到铺设好的玻璃纤维布；所述第一层形状记忆合金丝和第二层形状记忆合金丝的两端由形状记忆合金丝定位夹具夹持定位；

在玻璃操作板上依次铺设下脱模布、铺设好的玻璃纤维布、上脱模布、导流网，在导流网表面的相应位置铺设注入口和抽气口，最后用真空膜覆盖形成密闭的空间；

将抽气口和注入口分别通过尼龙管与真空泵和树脂容器相连，打开真空泵，将树脂灌注到密闭的空间中浸润铺设好的玻璃纤维布，直至树脂充满模腔，关闭真空泵，在室温环境下固化24h。

本发明的形状记忆合金丝混杂复合材料的制备方法还可以包括：

1、所述的树脂有质量比为100:2:0.2的环氧树脂、固化剂和促进剂组成。

2、在抽气尼龙管中间设置树脂收集器。

3、所述的纤维布为密度200g/m²单向玻璃纤维布，厚度为0.2mm，底层层数层为4层，中层层数层为2层，上层层数层为4层；所述形状记忆合金丝采用NiTi合金丝，直径0.2mm、每层铺设2根，间距为10mm。

本发明的形状记忆合金丝定位夹具的组成包括螺栓杆1、紧固螺母2、钢薄片夹板3、固定钢薄片夹板的底片4构成，上两个螺栓杆固定在固定钢薄片夹板上，活动钢薄片夹板套在螺栓杆上，紧固螺母拧在螺栓杆，两个固定钢薄片夹板之间由固定钢薄片夹板的底片连接。

本发明的形状记忆合金丝定位夹具还可以包括：钢薄片夹板的侧壁有夹板刻度5。

本发明的有益效果包括：

(1)本发明结构简单，操作容易；

(2)本发明可以很容易改变形状记忆合金的位置、间距和方向，可以实现形状记忆合金的正交铺层；

(3)嵌入复合材料的形状记忆合金丝的排布与植入位置效果理想。

附图说明

图1为本发明的形状记忆合金丝定位夹具的组合结构示意图。

图2为本发明的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步描述。

结合图1，形状记忆合金丝定位夹具的组成包括螺栓杆1、紧固螺母2、钢薄片夹板3、固定钢薄片的底片4、夹板刻度5、被固定的形状记忆合金丝6。通过转动螺栓杆1上面的紧固螺母2调节固定钢薄片夹板的底片4的高度确定被固定的形状记忆合金丝6在混杂复合材料中厚度方向的位置，根据夹板刻度5调节被固定的形状记忆合金丝6的间距。

结合图2，本发明的形状记忆合金丝混杂复合材料的制备方法主要包括如下内容：

1)、材料准备：

形状记忆合金丝，超弹性NiTi合金，直径0.2mm；

玻璃纤维，密度200g/m²单向玻璃纤维布，厚度为0.2mm；

树脂，双酚A乙烯基环氧树脂；

固化剂，二甲基苯胺；

促进剂，过氧化甲乙酮。

2)、纤维增强材料的铺设：层合板设计铺设10层厚度0°玻璃纤维布和2层形状记忆合金。制备时,将单向纤维布按照预先设计铺4层,后排列形状记忆合金丝，继续铺层2层,再排列形状记忆合金丝，后铺层剩下的4层。

3)、真空辅助树脂灌注制作：在玻璃操作板上依次铺设脱模布、铺设好的玻璃纤维布、脱模织布、导流网，在导流网表面在相应位置铺设注入口和抽气口,最后用真空膜将其覆盖起来,形成密闭的空间。

4)、VARI成型系统连接：将抽气口和注入口分别通过尼龙管与真空泵和树脂相连,并在抽气尼龙管中间设置树脂收集器，防止抽气过程中树脂进去真空泵损坏机器。

5)、真空保压：打开真空泵，将密闭空降抽真空后，关闭真空泵，观察20分钟是否出现漏气。如没有出现漏气说明密闭性良好。

6)、树脂基体配制：按100:2:0.2的比例将环氧树脂、固化剂和促进剂利用注射机混合均匀,制得环氧树脂胶液，并注入到容器中。

7)、固化成型：树脂注入打开真空泵，将树脂体系灌注到真空成型系统中浸润玻璃纤维增强材料，直至树脂充满模腔,关闭真空泵，在室温环境下固化24h。

第1)部分中，可以铺设其他与所述的形状记忆合金丝相似的各种合金丝。

第2)部分中的形状记忆合金铺设夹具可以铺设不同的合金间距，也可以实现形状记忆合金丝的正交铺设。

第2)部分中的形状记忆合金采用NiTi合金丝间距为10mm，每层铺设2根，铺设两层。

第5)部分中如果出现漏气情况不能进行树脂灌注，直到确保体系密闭性良好。

本实施方式使用单向玻璃纤维布制备具有10层厚度0°铺层的复合材料层合板,设计后的厚度为2.4mm,其中采用的多根形状记忆合金丝的直径为0.2mm。制备时,将单向纤维布按照预先设计铺4层,后排列形状记忆合金丝,继续铺层2层,再排列形状记忆合金丝，后铺层剩下的4层，使用紧固螺母夹紧钢薄片，真空辅助树脂灌注成型。通过观察，灌注成型制品中形状合金丝所处的位置和状态保持了伸直平行状态,可见在真空灌注过程中，形状记忆合金丝的排布与植入位置能够达到设计要求。