本發明屬于材料制備技術領域，涉及一種復合材料制品成型技術，特別涉及帶嵌件復合材料制品成型技術。
背景技術：
鋁合金具有密度小，耐腐蝕性能好，成型及加工性能優異，比強度高等特點，已廣泛應用于航空航天、機械裝備等領域。特別是Al-Cu-Mg系鋁合金（一種時效硬化型鋁合金）的應用更為廣泛。但由于該系鋁合金在溫度高于150℃時，主要的時效析出相θ’或S相將長大粗化而使合金性能急劇惡化，合金強度急劇下降，無法滿足使用要求。為保證鋁合金部件在高溫燒蝕環境下正常工作，有必要在其表面覆一層具有熱防護功能的樹脂基復合材料。
通常情況下在鋁合金嵌件表面制備復合材料一般采用兩種方法，一種為先制備出復合材料，然后采用粘結工藝將復合材料和鋁合金嵌件粘在一起，此種工藝制得的產品質量穩定性差，容易分層，特別是當制品含有復雜曲面結構時，產品往往無法直接粘結或粘結質量難以保證；另一種為模壓成型工藝，但是鋁合金在高溫下（＞150℃）力學性能特別是耐壓強度急劇下降，樹脂基復合材料常規的高溫高壓成型工藝容易造成鋁合金嵌件產生變形或裂紋。
技術實現要素：
本發明針對帶鋁合金嵌件（高于150℃強度急劇下降）的復合材料制品熱壓成型時嵌件易開裂、變形的問題，提出一種復合材料制品熱壓成型新方法。
本發明的目的是這樣實現的：采用低溫高壓和高溫低壓的梯度施壓方式，通過適宜的高壓低溫和低壓高溫匹配，避免鋁合金嵌件在常規模壓成型的高溫高壓條件下的變形，結合物料預浸潤處理，保證物料在相對較低的溫度下的流動性，實現帶嵌件復合材料的模壓成型。
本發明涉及的帶嵌件復合材料制品的成型方法，包括預浸料預處理，嵌件預處理，模具預熱，預浸料入模和成型過程，其特征在于：
預浸料預處理：將浸潤劑均勻噴灑在預烘后的預浸料表面，室溫密封4～48h；所述浸潤劑選自間苯二酚甲醛樹脂溶液、間苯二酚乙醛樹脂溶液或間苯二酚苯酚甲醛樹脂溶液中的一種；
預浸料入模：入模溫度90～110℃，入模壓力15～25MPa；
成型:采用梯度升溫降壓程序固化成型，60℃以下出模，得到帶嵌件的復合材料制品。
本發明涉及的帶嵌件復合材料制品的成型方法，包括預浸料預處理，嵌件預處理，模具預熱，預浸料入模和成型過程，其特征在于：所述浸潤劑用量為預浸料的1～10wt%。
本發明涉及的帶嵌件復合材料制品的成型方法，包括預浸料預處理，嵌件預處理，模具預熱，預浸料入模和成型過程，其特征在于：梯度升溫降壓程序為：階梯一：加熱升溫10～15℃，降壓至8～10MPa，保溫5～120min；階梯二：升溫至130～140℃，降壓至4～5MPa，保溫5～240min； 階梯三：升溫至145～150℃，將壓力調整為0MPa；階梯四：繼續升溫至155～380℃，保溫10～240min。
本發明涉及的帶嵌件復合材料制品的成型方法，包括預浸料預處理，嵌件預處理，模具預熱，預浸料入模和成型過程，其特征在于：嵌件預處理還包括嵌件預熱至入模溫度。
本發明涉及的帶嵌件復合材料制品的成型方法，包括預浸料預處理，嵌件預處理，模具預熱，預浸料入模和成型過程，其特征在于：嵌件隨模具預熱。
本發明涉及的帶嵌件復合材料制品的成型方法，物料充模良好，制品成型質量穩定，鋁合金嵌件無損傷。既保證預浸料的流動性及充分固化，又保證嵌件在復合材料制品成型過程中不被高溫高壓破壞。適用于帶耐溫低的金屬嵌件復合材料制品成型，特別適用于帶鋁合金嵌件復合材料制品成型。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
實施例一
在內徑70mm，外徑85mm，高400mm的鋁合金嵌件內表面模壓約2mm厚的玄武巖纖維/FB酚醛樹脂基復合材料。
嵌件預處理：用40目的剛玉砂對嵌件內表面進行噴砂粗化處理，丙酮清洗晾干，備用；
預浸料預處理：預烘條件：101～104℃，15min；
將濃度10wt%的間苯二酚甲醛樹脂溶液均勻噴灑在預烘后的預浸料表面，用量為預浸料的1wt%，室溫密封24h；
將預處理好的嵌件放置在模具內，隨模具預熱至90℃；將預處理好的預浸料放入模腔內，合模加壓，升壓至15MPa，放氣4次；升溫至100℃，將壓力調整為10MPa，100～105℃保溫5min；升溫至130℃，壓力調整為4.5MPa，130～135℃保溫20min；升溫至145℃，將壓力調整為0MPa；繼續加熱升溫至220℃，220～225℃保溫60min；自然降溫至室溫出模。
產品結構完整，鋁合金嵌件無變形，表面無裂紋。
實施例二
在內徑60mm，外徑65mm，高300mm的鋁合金嵌件內表面模壓約4mm厚的碳纖維/S-157酚醛樹脂基復合材料。
制備流程及嵌件預處理同實施例一；
預浸料預處理：預烘條件：100～105℃，25min；
將濃度15wt%的間苯二酚乙醛樹脂溶液均勻噴灑在預烘后的預浸料表面，用量為預浸料的5wt%，室溫密封48h；
將預處理好的嵌件放置在模具內，隨模具預熱至95℃；將預處理好的預浸料放入模腔內，合模加壓，升壓至20MPa，放氣4次；加熱升溫至106℃時，將壓力調整為9.5MPa，106～110℃保溫10min；繼續加熱升溫至135℃時，將壓力調整為5MPa，135～140℃保溫5min；繼續加熱升溫至146℃時，將壓力調整為0MPa；繼續加熱升溫至155℃，155～160℃保溫30min；自然降溫至40℃出模。
產品結構完整，鋁合金嵌件無變形，表面無裂紋。
對比例一
采用常規工藝在內徑60mm，外徑65mm，高300mm的鋁合金嵌件內表面模壓約4mm厚的碳纖維/S-157酚醛樹脂基復合材料。
制備流程及嵌件預處理同實施例一；
預浸料預處理：將短切碳纖維增強S-157酚醛樹脂基復合材料預浸料放入烘箱100～105℃烘25min；
模具預熱：將預處理好的嵌件放置在模具內，隨模具預熱至130℃；
預浸料固化成型：合模加壓，升壓至20MPa，放氣4次；
升溫至設定溫度155℃，155～160℃保溫30min；
自然降溫至40℃出模。
鋁合金嵌件發生變形且外表面出現龜裂紋。
實施例三
在長30mm，內徑80mm，壁厚1mm的鋁合金嵌件內表面模壓約3mm厚的高硅氧纖維增強有機硅樹脂基復合材料。
嵌件預處理：用40目的剛玉砂對嵌件內表面進行噴砂粗化處理，丙酮清洗晾干，放入烘箱內預熱至入模溫度，備用；
預浸料預處理：預烘條件：106～110℃，5min；
將濃度10wt%的間苯二酚乙醛樹脂溶液均勻噴灑在預烘后的預浸料表面，用量為預浸料的5wt%，室溫密封12h；
模具預熱至102℃，將預處理好的嵌件放置在模具內；預處理好的預浸料放入模腔內，合模加壓，升壓至25MPa，放氣4次；加熱升溫至115℃時，將壓力調整為8.5MPa，115～120℃保溫90min；繼續加熱升溫至130℃時，將壓力調整為4MPa，130～135℃保溫120min；繼續加熱升溫至149℃時，將壓力調整為0MPa；繼續加熱升溫至165℃，165～170℃保溫120min；自然降溫至30℃出模。
產品結構完整，鋁合金嵌件無變形，表面無裂紋。
實施例四
在長50mm，內徑90mm，壁厚2mm的鋁合金嵌件內表面模壓約6mm厚的玻璃纖維增強聚酰亞胺樹脂基復合材料。
制備流程及嵌件預處理同實施例一；
預浸料預處理：預烘條件：105～110℃，5min；
將濃度20wt%的間苯二酚苯酚甲醛樹脂溶液均勻噴灑在預烘后的預浸料表面，用量為預浸料的10wt%，室溫密封4h；
稱取預浸料10wt%的間苯二酚苯酚甲醛樹脂溶液。將間苯二酚苯酚甲醛樹脂溶液均勻噴涂在預烘后的預浸料表面，室溫密封4h。
將預處理好的嵌件放置在模具內，隨模具預熱至100℃；將預處理好的預浸料放入模腔內，合模加壓，升壓至18MPa，放氣4次；加熱升溫至110℃時，將壓力調整為8MPa，110～115℃保溫120min；繼續加熱升溫至140℃時，將壓力調整為4.7MPa，140～142℃保溫240min；繼續加熱升溫至148℃時，將壓力調整為0MPa；繼續加熱升溫至370℃，370～380℃保溫240min；自然降溫至50℃出模。
產品結構完整，鋁合金嵌件無變形，表面無裂紋。
實施例五
在長90mm，內徑120mm，壁厚2mm的鋁合金嵌件內表面模壓約1mm厚的玻璃纖維/高殘碳酚醛樹脂基復合材料。
嵌件預處理：用40目的剛玉砂對嵌件內表面進行噴砂粗化處理，丙酮清洗晾干，放入烘箱內預熱至入模溫度，備用；
預浸料預處理：預烘條件：100～103℃，10min；
將濃度15wt%的間苯二酚苯酚甲醛樹脂溶液均勻噴灑在預烘后的預浸料表面，用量為預浸料的7wt%，室溫密封8h；
模具預熱至105℃，將預處理好的嵌件放置在模具內；預處理好的預浸料放入模腔內，合模加壓，升壓至16MPa，放氣4次；加熱升溫至117℃時，將壓力調整為9MPa，117～120℃保溫30min；繼續加熱升溫至132℃時，將壓力調整為4.3MPa，130～135℃保溫60min；繼續加熱升溫至147℃時，將壓力調整為0MPa；繼續加熱升溫至170℃，170～175℃保溫10min；自然降溫至室溫出模。
產品結構完整，鋁合金嵌件無變形，表面無裂紋。
實施例六
在長130mm，內徑150mm，壁厚5mm的鋁合金嵌件內表面模壓玄武巖纖維增強環氧樹脂基復合材料。
制備流程及嵌件預處理同實施例一；
預浸料預處理：預烘條件：102～107℃，35min；
將濃度10wt%的間苯二酚苯酚甲醛樹脂溶液均勻噴灑在預烘后的預浸料表面，用量為預浸料的5wt%，室溫密封36h；
將預處理好的嵌件放置在模具內，隨模具預熱至110℃；將預處理好的預浸料放入模腔內，合模加壓，升壓至20MPa，放氣4次；加熱升溫至125℃時，將壓力調整為9.8MPa，125～130℃保溫60min；繼續加熱升溫至135℃時，將壓力調整為4.9MPa，135～140℃保溫90min；繼續加熱升溫至150℃時，將壓力調整為0MPa；繼續加熱升溫至175℃，175～180℃保溫180min；自然降溫至室溫出模。
產品結構完整，鋁合金嵌件無變形，表面無裂紋。