[發明專利]三維二級金屬基復合材料復合結構及其設計方法、塊材

在審

• 申請號: 202010899634.0
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111967110A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 石文超;汪吉賽;曹洪;翟華
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務所(普通合伙) 34144
• 代理人: 方榮肖

本發明公開了一種三維二級金屬基復合材料復合結構及其設計方法、塊材。所述復合結構的每塊條形板的一側上且沿相應條形板的延伸方向依次開設有若干露天通道一，相鄰兩個露天通道一之間為連接部；條形板的相對另一側上且與每個連接部相背的位置開設露天通道二。卡合時：分成相互垂直的兩組條形板組，每組條形板組內的條形板之間相互平行且在同一平面上并行排列，且相鄰兩塊條形板之間的連接部與露天通道一錯位排布；縱向條形板組的露天通道一、露天通道二分別與橫向條形板組的露天通道二、露天通道一相互卡合形成了類似與齒輪之間的結合，增大了機械嚙合度，從而增加了接觸面的強度，還增大了板材之間的接觸面積，增強了兩者之間的擴散，從而增大了結合力。

技術領域

本發明涉及復合材料板材領域的一種復合結構，具體是一種三維二級金屬基復合材料復合結構及其設計方法、采用所述三維二級金屬基復合材料復合結構制成的塊材。

背景技術

鋁基復合材料是一種質量輕、價格低廉的材料，具有高比強度、耐磨性以及很好的延展性。近些年來制備金屬基復合材料的方法很多，其中值得一提的是非連續增強基復合材料(尤其是陶瓷顆粒增強)由于其增強體材料具有成本低廉，來源廣泛的特點，而且復合材料本身可以利用擠壓，軋制，扭轉等工藝實現二次成型而廣泛的應用于航天航空，武器裝備，汽車領域。

軋制可以通過塑形大變形細化晶粒提高金屬材料力學性能為規模生產提供一個可靠的方法，材料具有很好的機械性能，又不必改變合金的成分，成本較低，工藝簡單，已經成功的用到了鋁合金、純鋁、低碳鋼、銅等。現有技術中，金屬復合材料通過軋制制備出層狀復合材料板材，層狀復合材料板材雖然提高了抗拉強度，但是兩個復合材料板材之間的結合強度有限，受到切向力的時候很容易斷裂。

發明內容

為解決現有層狀復合材料板材在受到切向力的時候很容易斷裂的技術問題，本發明提供一種三維二級金屬基復合材料復合結構及其設計方法、采用所述三維二級金屬基復合材料復合結構制成的塊材。

本發明采用以下技術方案實現：一種三維二級金屬基復合材料復合結構，其采用多塊條形板卡合而成：

其中，每塊條形板的結構為：所述條形板的一側上且沿相應條形板的延伸方向依次開設有若干凹槽一，每個凹槽一在垂直于相應條形板的延伸方向上向所述條形板的相對兩端延伸，而出使得相應凹槽一形成露天通道一，相鄰兩個露天通道一之間定義為連接部；所述條形板的相對另一側上且與每個連接部相背的位置開設一個凹槽二，每個凹槽二在垂直于相應條形板的延伸方向上向所述條形板的相對兩端延伸，而出使得相應凹槽二形成露天通道二；

所述多塊條形板之間的卡合方式為：分成相互垂直的兩組條形板組，即：縱向條形板組與橫向條形板組，每組條形板組內的條形板之間相互平行且在同一平面上并行排列，且相鄰兩塊條形板之間的連接部與露天通道一錯位排布；縱向條形板組與橫向條形板組上、下疊置且滿足：縱向條形板組的露天通道一與橫向條形板組的露天通道二相互卡合，縱向條形板組的露天通道二與橫向條形板組的露天通道一相互卡合。

作為上述方案的進一步改進，縱向條形板組內的一部分條形板的板材采用復合板材，且采用復合板材的條形板與不采用復合板材的條形板間隔排布；橫向條形板組內的一部分條形板的板材也采用復合板材，且采用復合板材的條形板也與不采用復合板材的條形板間隔排布。

優選地，所述復合板材采用顆粒增強金屬基復合材料。

優選地，縱向條形板組內的剩下部分條形板的板材采用軟韌相金屬，橫向條形板組內的剩下部分條形板的板材也采用軟韌相金屬。

作為上述方案的進一步改進，卡合后的所述多塊條形板通過熱軋制的工藝制得的所述復合結構。

作為上述方案的進一步改進，上、下疊置后的縱向條形板組與橫向條形板組的總高度與縱向條形板組的高度、橫向條形板組的高度保持一致。

作為上述方案的進一步改進，每塊條形板的高度為相應條形板的板厚即連接部的厚度的兩倍。