[发明专利]一种复合金属材料结构

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料领域，特别涉及到一种复合金属材料结构。

背景技术

复合材料是一种混合物。在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。复合材料60年代，为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要，先后研制和生产了以高性能纤维为增强材料的复合材料。为了与第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区别，将这种复合材料称为先进复合材料。先进复合材料除作为结构材料外，还可用作功能材料，但是这些材料缺乏弹性、耐磨性、通气性和导电性。

现有的金属复合材料结构主要为合金复合，存在不能检测实时遭受压力，并且机械强度低的技术问题。因此，提供一种能够实时交互压力、机械强度高的金属复合材料结构就很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的遭受压力不明、机械强度低问题。提供一种新的复合金属材料结构，该复合金属材料结构具有机械强度高、疲劳寿命长、能够实时显示反馈压力值的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种复合金属材料结构，所述复合金属材料结构包括复合金属材料结构本体，与复合金属材料结构本体连接的压力检测电路；所述复合金属材料结构本体包括金属材料基层，位于金属材料基层上表面从下往上依次设有的压力检测层、储氢材料层及坡莫合金层，在压力检测层上设有金属材料结合层，所述压力检测层内分布设置不少于个的压力传感器，所述压力传感器与压力检测电路连接；所述金属材料基层及坡莫合金层经过激光冲击后制成；所述金属材料基层、压力检测层、储氢材料层及坡莫合金层各层之间设有金属材料结合层，所述金属材料结合层为粘合剂。

本发明的工作原理：本发明通过在金属材料中内置压力传感器，并将压力传感器与压力检测电路连接，能够反馈复合金属材料结构遭受的实时压力值。通过设置储氢材料层，能够增加复合材料结构的透气性，通过设置坡莫合金层，能够提高力学稳定性、延展性及耐磨腐蚀性。对金属材料基层、银汞合金层及坡莫合金层经过激光冲击，能够进一步提高机械性能。激光冲击能产生高幅值的应力波,在试件表面形成高达1.75GPa～2.23GPa的冲击峰值压力,当应力波向金属内部传播时,由于应力波峰压大于金属材料的动态屈服强度,从而使得金属表层发生塑性变形,直至应力波峰压衰减至低于材料的动态屈服强度。这种塑性变形引起工件表面材料发生冷却硬化,且产生均匀的残余压应力,从而提高金属材料的疲劳寿命。

上述技术方案中，为优化，进一步地，所述坡莫合金层是铁镍合金层，所述坡莫合金层内含有稳定颗粒，所述稳定颗粒为碳化物颗粒。

进一步地，所述稳定颗粒为氮化物颗粒。

进一步地，所述稳定颗粒为硼化物颗粒。

进一步地，所述铁镍合金组分为68％重量的铁、14％重量的钼、6％重量的锰、4％重量的钴、7％重量的铜及1％重量的镍。

进一步地，所述压力检测电路包括AD转换电路，与AD转换电路连接的控制电路，与控制电路连接的人机交互界面；所述AD转换电路、控制电路及人机交互界面均与供电电路连接，所述控制电路包括DSP处理器。

进一步地，所述压力检测电路还包括存储器电路，所述储存器电路连接DSP处理器。

进一步地，所述金属材料基层为银汞合金层。

进一步地，所述激光产生的应力波冲击峰值大于金属材料基层的动态屈服强度、银汞合金层的动态屈服强度及坡莫合金层的动态屈服强度。

本发明所述为一种复合通气能力强金属材料，具有高弹性、高耐磨性、好的通气性、导电性等特点，同时降低复合金属材料的生产成本，提高经济效益，提高产品品质。并能够实时反馈金属材料遭受的压力值。激光冲击还可用于改善P-N结构的杂质扩散及降低铁芯磁损耗等。激光冲击能够改善材料的强度性能、耐磨性能和耐腐蚀性能,特别是能有效地提高金属材料的疲劳寿命。由于应力波持续时间极短，微秒量级，材料变形小,适合于处理成品零件。特别是能有效地处理具有应力集中的局部区域。激光冲击强化，对于提高关键结构疲劳件的使用寿命和高可靠性具有现实意义、潜在的应用前景和经济效益。

本发明的有益效果：

效果一，提高了复合金属材料的机械性能；

效果二，实现了金属材料的压力值反馈；