[发明专利]一种异种材料环形微构造梯度过渡结构及制备方法

说明书

本发明公开了一种异种材料环形微构造梯度过渡结构及制备方法，包括第一基体材料区、第二基体材料区和环形微构造梯度区,环形微构造梯度区由第一基体材料的梯度牙阵列、第二基体材料的梯度牙阵列、异种材料连接界面层构成，在第一基体材料区上，生长有第一基体材料的梯度牙阵列；在第一基体材料梯度牙阵列的表面沉积异种材料连接界面层；在异种材料连接界面层上，生长第二基体材料的梯度牙阵列；在第二基体材料的梯度牙阵列，生长第二基体材料区。通过将连接区域微构造化。本发明的优点是：克服了异种材料结合界面性能突变和各向异性的问题。有效解决了异种材料融合对整体结构性能的不良影响，从而进一步提高整体结构的性能。

技术领域

本发明涉及一种异种材料环形微构造梯度过渡结构及制备方法。

背景技术

通过异种材料融合应用，构成一体化的结构，可以突破单个构件中单一材料性能的瓶颈，获得整体结构的更高性能。在一体化结构中实现异种材料的融合应用，通常采用的是焊接方式。由于常规的焊接方式很难实现复杂连接面的连接，所以在常规的异种材料融合结构中，异种材料的连接一般是从第一种材料直接过渡的第二种材料，在连接界面区域由于两种不同合金的物理性能不一致，使得连接界面区域性能呈现非连续的阶跃式变化，不利于结构性能参数的准确控制。为了实现连接界面区域材料性能连续可控，在焊接时也可采用斜面连接的形式，斜面连接的形式在材料过渡区的垂直方向表现为连续变化，但是在水平方向又表现为各向异性，连接界面区域材料性能的各向异性、非连续阶跃变化的问题依然无法彻底解决

发明内容

本发明目的在于提供一种异种材料环形微构造梯度过渡结构，解决一体化结构中异种材料过渡区域材料性能各向异性、非连续阶跃变化的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种异种材料环形微构造梯度过渡结构，包括：第一基体材料区、第二基体材料区，环形微构造梯度区，其中，环形微构造梯度区由第一基体材料的梯度牙阵列、第二基体材料的梯度牙阵列、异种材料连接界面层构成，在第一基体材料区上，生长有第一基体材料的梯度牙阵列；在第一基体材料梯度牙阵列的表面沉积异种材料连接界面层；在异种材料连接界面层上，生长第二基体材料的梯度牙阵列；在第二基体材料的梯度牙阵列，生长第二基体材料区。

本发明的另一目的在于提供一种异种材料环形微构造梯度过渡结构的制备方法，其特征在于，包括：使用厚度大于5mm的第一种基体材料制造底部，形成第一基体材料区；在第一基体材料区上表面，通过激光立体成型，使得梯度构型生长在第一基体材料区上；在梯度构型的表面通过激光熔覆沉积异种材料连接界面层；在异种材料连接界面层上，通过激光立体成型，使采用第二基体材料的梯度构型生长在异种材料连接界面层上，第二基体材料的梯度牙阵列和第一基体材料的梯度牙阵列、异种材料连接界面层共同形成环形微构造梯度区；在环形微构型梯度区上，通过激光立体成型，完成第二基体材料区的生长成型。

本发明实现了以下显著的有益效果：

结构简单，包括：第一基体材料区、第二基体材料区，环形微构造梯度区，其中，环形微构造梯度区由第一基体材料的梯度牙阵列、第二基体材料的梯度牙阵列、异种材料连接界面层构成，在第一基体材料区上，生长有第一基体材料的梯度牙阵列；在第一基体材料梯度牙阵列的表面沉积异种材料连接界面层；在异种材料连接界面层上，生长第二基体材料的梯度牙阵列；在第二基体材料的梯度牙阵列，生长第二基体材料区。可以实现异种材料梯度各向同性过渡结构的设计。通过将连接区域微构造化，使得在宏观上，异种材料梯度区间表现出第一基体材料、第二基体材料连接区域水平方向材料性能各向同性、垂直方向连续可控变化无阶跃的特点，克服了异种材料结合界面性能突变和各向异性的问题。该发明解决了解决异种材料融合结构连接界面区域材料性能难以准确控制的问题，有效解决了异种材料融合对整体结构性能的不良影响，从而进一步提高整体结构的性能。

附图说明

图1为本发明的一种异种材料环形微构造梯度过渡结构示意图；

图2为本发明的环形微构造梯度区构成示意图；