[发明专利]一种轻质吸能减振仿微结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轻质吸能减振仿微结构及其制备方法，包括：从上至下依次堆叠的若干层吸能层，每个吸能层均包括若干个吸能框架，每个吸能框架内均嵌入有一金属橡胶球；本发明参考金刚石微观八面体结构填充间隙原子提高弹性模量及强度的机理，提出在3D打印的NiTi基八面体间隙中填充NiTi金属橡胶球的仿微复合结构，能够提高结构件的弹性模量、强度和吸能效率；本发明中的结构相比于传统减振橡胶，具有抗辐射、耐腐蚀、耐高低温、抗老化等优点；相比于传统金属橡胶，具有成形精度高、可成形复杂结构、吸能效率高等优点；相比于简单NiTi金属基八面体点阵结构，具有高强度、高模量、高吸能效率等优点。

技术领域

本发明涉及吸能减振仿微结构领域，具体地，涉及一种轻质吸能减振仿微结构及其制备方法。

背景技术

航空航天、空间飞行器在外太空飞行过程中面临着发动机产生的振动、气流冲击产生的振动甚至是着陆过程中产生的剧烈振动问题，需要安装大量的减振橡胶。然而飞行器部件(如发动机管道、航天器太阳能帆板等)服役的实际工况较为特殊复杂，比如面临射线及粒子辐射、高温、低温、高压、高真空等特殊状况，传统橡胶热传导能力低、辐射易老化等，故使用范围与适用能力受限。

发明内容

为了克服传统橡胶制成的吸能减振仿微结构存在的缺陷，本发明提供了一种轻质吸能减振仿微结构及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种轻质吸能减振仿微结构，所述结构包括：

从上至下依次堆叠的若干层吸能层，每个吸能层均包括若干个吸能框架，每个吸能框架内均嵌入有一金属橡胶球；其中，吸能框架为正八面体，吸能框架的材料为NiTi合金。

其中，吸能框架的12条边分别对应正八面体的12条边，吸能框架的6个顶点分别对应正八面体的6个顶点。

金属减振橡胶采用NiTi合金具有抗辐射、耐高低温(-30℃～300℃)、导热、耐腐蚀、抗老化等优点，可替代航空航天飞行器中服役工况复杂的传统橡胶。

本发明提出一种轻质吸能减振仿金刚石八面体间隙填充结构及其制备方法。具体地，以NiTi金属粉为原料，采用3D打印技术制备仿金刚石微观八面体点阵结构件，并在八面体间隙中填充NiTi金属橡胶球(以NiTi超弹丝为原料)。本发明参考金刚石微观八面体结构填充间隙原子提高弹性模量及强度的机理，提出在3D打印的NiTi基八面体间隙中填充NiTi金属橡胶球的仿微复合结构，以期提高结构件的弹性模量、强度和吸能效率。3D打印NiTi基八面体间隙填充NiTi金属橡胶球吸能减振结构相比于传统减振橡胶(有机橡胶)，具有抗辐射、耐腐蚀、耐高低温(-30℃～300℃)、抗老化等优点；相比于传统金属橡胶(如不锈钢金属橡胶，多采用模压成形)，具有成形精度高、可成形复杂结构、吸能效率高等优点；相比于简单NiTi金属基八面体点阵结构，具有高强度、高模量、高吸能效率等优点。

相比于传统橡胶，NiTi基八面体间隙填充NiTi金属橡胶球吸能减振结构因采用NiTi合金，而NiTi合金具有抗老化、耐高低温、耐腐蚀、抗辐射等优点，故NiTi基八面体间隙填充NiTi金属橡胶球吸能减振结构具有上述优点。

相比于传统金属橡胶，NiTi基八面体间隙填充NiTi金属橡胶球吸能减振结构因采用3D打印成形，成形尺寸精度高；因采用NiTi超弹合金(变形过程材料发生相变吸能)，故吸能效率高。

相比于简单NiTi金属基八面体点阵结构，因八面体间隙填充NiTi金属橡胶球，强度和模量均提高，吸能效率也提高。

本发明提出一种仿金刚石八面体间隙填充的结构，即3D打印NiTi基八面体间隙填充NiTi金属橡胶球复合结构，同时提出该复合结构的制备方法。具体地，本发明通过下述技术方案实现：