[发明专利]复合金属薄板微型阵列功能结构件及其成形方法及其装置

说明书

本发明提供了复合金属薄板微型阵列功能结构件及其成形方法及其装置，其解决了介观尺度下金属薄板的成形能力较差的技术问题，其设有由上到下堆叠连接设置的低强度金属薄板层、高强度金属薄板层，且其中至少有一层为面心立方金属；低强度金属薄板层为低强度、大厚度金属基底，高强度金属薄板层为高强度、小厚度金属基底；高强度金属薄板层的下表面设有多个向下的凸起，多个凸起形成阵列式结构分布，高强度金属薄板层的上表面设有多个凹槽，凹槽与凸起上下一一对应，低强度金属薄板层的下表面嵌在凹槽内，本发明还公开了一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形方法和成形装置，可广泛应用于金属薄板成形领域。

技术领域

本申请属于金属薄板成形领域，具体涉及复合金属薄板微型阵列功能结构件及其成形方法及其装置。

背景技术

随着精密机械、电子工业等现代工业的高速发展，人们生产生活中对产品的要求日趋微型化、精细化、集成化；特别是在电子通讯、精密仪器、生物医疗、精细化工、燃料电池等领域，使具有微特征结构的薄板产品，如燃料电池极板、微散热器、微反应器等得到广泛应用，也因此对其制造工艺提出了更高的要求。

目前，由于金属薄板的厚度特征尺寸小于一定程度时，其力学性能会异于宏观条件，且介观尺度下金属薄板的成形能力要弱于宏观，并且高强度金属由于其强度太高，成形困难；而低强度金属由于其强度太低，综合力学性能无法达到使用标准。该问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种复合金属薄板微型阵列功能结构件及其成形方法及其成形装置，提高介观尺度下金属薄板的成形能力。

为此，本发明提供一种复合金属薄板微型阵列功能结构件，其设有低强度金属薄板层、高强度金属薄板层，低强度金属薄板层、高强度金属薄板层由上到下堆叠连接设置；低强度金属薄板层、高强度金属薄板层中至少有一层为面心立方金属；低强度金属薄板层为低强度、大厚度金属基底，高强度金属薄板层为高强度、小厚度金属基底；上述高强度与低强度金属薄板的强度、大厚度与小厚度金属薄板的厚度分别指的是相对强度、相对厚度，其中低强度金属薄板层、高强度金属薄板层的厚度可处于毫米、微米尺度。高强度金属薄板层的下表面设有多个向下的凸起，多个凸起形成阵列式结构分布，高强度金属薄板层的上表面设有多个凹槽，凹槽与凸起上下一一对应，低强度金属薄板层的下表面嵌在凹槽内，形成芯部。

优选的，低强度金属薄板层为铝层或铝合金层，高强度金属薄板层为铜层或铜合金层。

优选的，凸起为梯台形或圆台形结构。

本发明提供一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形方法，其包括如下步骤：

材料选取：分别选取低强度金属薄板、高强度金属薄板，低强度金属薄板、高强度金属薄板中至少有一种金属薄板为面心立方金属；低强度金属薄板的厚度大于高强度金属薄板的厚度；

材料预处理：分别将高强度金属薄板的下表面和低强度金属薄板的上表面进行润滑处理；

冲压成形：在超低温环境下，将低强度金属薄板和高强度金属薄板放置在冲压成形用模具内冲压成形，其中冲压成形用模具设有下模具、上模具；在合模前，分别将高强度金属薄板、低强度金属薄板由下至上叠放在下模具上；在合模过程中，令上模具向下运动挤压低强度金属薄板，使低强度金属薄板发生塑性变形，迫使高强度金属薄板发生塑性变形、贴膜，得到复合金属薄板微型阵列功能结构件。

优选的，材料预处理还包括：在润滑处理之前，分别将低强度金属薄板、高强度金属薄板的表层的氧化层去除。

优选的，材料预处理还包括：将高强度金属薄板的上表面与低强度金属薄板的下表面使用砂纸等工具进行打磨处理。

优选的，其还包括后续精加工：将得到的复合金属薄板微型阵列功能结构件精密切割、清洗。

优选的，其还包括后续精加工：去除金属朝模腔四周流动后形成的毛刺。