[发明专利]一种仿犰狳带壳的高强韧航空薄板及制备方法

说明书

本发明公开一种仿犰狳带壳的高强韧航空薄板及制备方法，涉及航空材料领域及激光增材制造技术领域。本发明的高强韧航空薄板包括多层平行布置的连接层以及位于相邻连接层之间的疏网格层、密网格层，疏网格层和密网隔层包括紧密排列的空心块单元，连接层和疏网格层、密网格层构成封闭容腔。本发明的制备方法采用激光熔融沉积增材制造技术成形连接层、疏网格层、密网格层和选区激光熔化增材制造技术成形制造疏空心块、密空心块。本发明的高强韧薄层板材可用于航空航天等领域的承力结构件和散热结构件。

技术领域

本发明涉及航空材料领域及金属激光增材制造技术领域，具体涉及一种仿犰狳带壳的高强韧航空薄板及制备方法。

背景技术

随着增材制造技术的发展，越来越多由增材制造技术打印的金属部件应用到航空航天等领域当中。目前，对于所打印的金属部件，在保证优良的力学特性的同时，对金属部件的减重和耐高温特性尤其重要。镍基高温合金(如 Inconel 718)在铁、钴、镍基三类高温合金中应用最为广泛，具有较高强度、良好抗氧化、较好的耐热性以及优良抗燃气腐蚀能力的一类高温合金，被广泛应用于航空、航天、化工、石化和海洋应用领域其他特殊应用等。

犰狳的身上覆盖着一层外壳，这种外壳是由坚韧角质皮肤的骨质板构成，其外壳是由重叠的表皮鳞片组成，这些鳞片结构具有优良的力学性能，具有较高的硬度，当犰狳处于防御姿态时缩成一团，其外壳可以反弹子弹。以九带犰狳为例：犰狳的外壳包括前壳、带壳、后壳，这三部分壳的结构相似，但带壳的结构较复杂，每个带壳的前部和后部重叠连接且后部为外侧、前部为内侧，带壳前部的内部孔隙较带壳后部大的多且呈现空心砖结构。这种带壳结构在保证优良的力学特性之外，也有效降低了的重量，同时这种结构也可以有效的散热。

目前在金属增材制造中有铺粉和送粉两种方法，其中激光选区熔化技术 (铺粉)且进行金属增材制造技术成熟，能加工精密金属结构和复杂金属结构；

激光熔融沉积技术(送粉)能高效率快速成型金属成形件。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明的目的在于提供一种仿犰狳带壳的高强韧航空薄板及制备方法，针对当前航空航天中任何需要承力和散热结构件中，结合犰狳带壳优异的机械性能，提供一种仿犰狳带壳的散热快、硬度高的疏密层结合的薄板结构并且采用铺送粉相结合的激光增材制造方法，采用机械性能优良的镍基高温合金Inconel718材料。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种仿犰狳带壳的高强韧性航空薄板，包括依次平行布置的第一连接层、第二连接层以及第三连接层，

第一连接层与第二连接层之间通过疏网格层连接；

疏网格层的网孔内设置有疏空心块；

第二连接层与第三连接层之间通过密网格层连接；

密网格层的网孔内设置有密空心块。

进一步地，第一连接层、第二连接层、第三连接层厚度0.5mm。

进一步地，疏网格层、密网格层的横截面形状均为紧密排列的等壁正方形网格。

进一步地，疏网格层、密网格层高度均为1.5mm。

进一步地，疏网格层、密网格层中壁厚为1mm。

进一步地，疏空心块和密空心块在竖直方向的横截面的形状均为等壁四边形。

进一步地，等壁四边形为等壁正方形。

进一步地，疏空心块外尺寸长：宽：高为6：6：1.5mm，内尺寸长：宽：高为5：5：1mm；

疏空心块垂直于竖直方向的横截面壁厚0.5mm，竖直方向壁厚0.25mm。