[发明专利]一种基于仿生结构的金属和复合材料连接方法

说明书

本发明公开了一种基于仿生结构的金属和复材连接方法，通过3D打印布置合理的微结构，辅助物理或化学方法等金属表面处理工艺，在其细微结构中以注塑或模压等成型手段填充复合材料或其基体材料以连接复材制品的主体结构，在减轻结构重量的同时提高复合材料的连接强度。在同等连接性能条件下，避免机械连接的应力集中与胶结的磨损失效；在检测修复过程中，若金属内部细微结构无损伤，则金属部分可重复使用。

技术领域

本发明属于材料连接技术领域，具体涉及一种基于仿生结构的金属和复合材料连接方法。

背景技术

3D打印，也称为增材制造，是根据所设计的3D模型，通过3D打印设备来制造三维产品的技术，由于其制造灵活度较高，在工业生产与日常生活中有重大作用。轻量化设计技术，是根据原有的产品模型，以去除材料或跟换材料等方式对产品进行合理设计，达到减轻重量的要求。目前轻量化技术与3D打印技术的结合在于轻量化设计部分传统制造工艺无法满足的产品结构时，使用3D打印技术可以快速制造出产品。

使用复合材料是减轻产品重量、提升制件强度的有效方法，轻量化的复合材料有较大的市场应用，这在航空航天、汽车制造等方面尤为突出。常用的复合材料连接技术主要有机械连接、胶结以及混合连接，新工艺有Z-pin连接等。但是，传统复合材料连接技术会造成应力集中或粘接失效等缺陷，无法满足基于仿生结构的金属和复合材料连接要求。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种基于金属增材细微结构再填充的金属和复材连接方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于仿生结构的金属和复合材料连接方法，包括以下步骤：

步骤1，在待连接的金属接头表面布置细微结构；

步骤2，对金属接头进行表面处理；

步骤3，向细微结构中填充复合材料，从而实现金属和复合材料的连接。

进一步地，步骤1中是采用3D打印技术在金属接头表面布置细微结构。为了实现应力应变等物理量的传递，需要设计合理的细微结构，以保证制品的整体连接强度。

进一步地，步骤2中表面处理工艺为化学处理或物理处理。以物理或化学处理等方式，对金属微结构的表面进行有效处理，在保证其性能条件下，增强微结构表面与复合材料的连接。

进一步地，步骤3中可采用注塑、模压或原位固化的方式向细微结构中填充复合材料，用于连接两相部分。

进一步地，所述金属和复合材料均为轻质高强度材料。

有益效果：本发明能对部件进行合理设计，以增材方式为主要设计手段，辅助物理或化学方法等金属表面处理工艺，在其细微结构中以注塑或模压等成型手段填充高性能它种轻质材料，达到更好的连接强度。在同等性能条件下，能避免机械连接的应力集中与胶结的长期可靠性问题；根据复合材料的不同，对整体结构的稳定性起到一定的强化作用；在检测修复过程中，若内部细微结构无损伤，金属接头部分可重复使用，便于维护。

附图说明

图1为本发明基于仿生结构的金属和复材连接方法的技术路线。

图2为实施例1中金属部分的三维立体图。

图3为实施例1中复合材料部分的三维立体图。

图4为实施例1中整体结构分布的三维透视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。