[发明专利]一种异质材料梯度结构连接接头及其制备方法

说明书

本发明提供了一种异质材料梯度结构连接接头及其制备方法，涉及材料连接技术领域，包括：连接部、第一母材部和第二母材部，其中，连接部包括相互嵌合的第一渐变结构和第二渐变结构，第一母材部连接在连接部的靠近第一渐变结构的一端，第二母材部连接在连接部上的远离第一母材部的一端，且第二母材部的材料和第二渐变结构的材料相同，在连接部的远离第一母材部的方向上，第一渐变结构的空间密度逐渐减小，第二渐变结构的空间密度逐渐增大。以便能够使不同材料的结构在连接部形成梯度过度结构，从而实现材料性能的过度，避免了不同材料在连接处材料的突变，从而增强异种材料的连接强度，并同时提供了一种异质材料梯度结构连接接头的制备方法。

技术领域

本发明涉及材料连接技术领域，尤其涉及一种异质材料梯度结构连接接头及其制备方法。

背景技术

为了实现特定的功能性，工程中常常需要将不同材料连接在一起。然而，因为两种材料性能不匹配，在承载过程中会产生很大的界面应力，从而很容易导致界面发生破坏。

相关技术中，异种材料连接传统方案为机械连接、焊接等，它们各自都有着不可忽视的缺陷。其中，机械连接，比如使用螺钉螺母，会局部削弱母材结构的强度，并且在连接部位有着严格的空间限制、设计要求。而异种金属材料焊接会产生金属间化合物等脆性相，严重削弱了连接强度。

发明内容

本发明实施例提供一种异质材料梯度结构连接接头及其制备方法，旨在提高异种材料的连接强度。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种异质材料梯度结构连接接头，包括：

连接部，所述连接部包括相互嵌合的第一渐变结构和第二渐变结构，所述第一渐变结构和所述第二渐变结构的材料不同；

第一母材部，所述第一母材部连接在所述连接部上靠近所述第一渐变结构的一端，且所述第一母材部的材料和所述第一渐变结构的材料相同；

第二母材部，所述第二母材部连接在所述连接部上的远离所述第一母材部的一端，且所述第二母材部的材料和所述第二渐变结构的材料相同；

在所述连接部的远离所述第一母材部的方向上，所述第一渐变结构的空间密度逐渐减小，所述第二渐变结构的空间密度逐渐增大。

可选地，所述第一渐变结构的材料的熔点高于所述第二渐变结构的材料的熔点；

所述第一渐变结构包括多根连接杆，所述多根连接杆交错形成第一点阵结构；

所述第二渐变结构包裹所述第一点阵结构并填充所述第一点阵结构的空隙；

在远离所述第一母材部的方向上，所述连接杆的杆径逐渐减小，以使所述第一渐变结构的空间密度逐渐减小，所述第二渐变结构的空间密度逐渐增大。

第二方面，本发明实施例提供了一种异质材料梯度结构连接接头的制备方法，所述方法用于制备上述第一方面所述的异质材料梯度结构连接接头，所述方法包括：

根据第一母材部和第一渐变结构及其材料特征，绘制对应的CAD模型；

根据所述第一母材部和所述第一渐变结构的材料以及对应的CAD模型，采用3D打印工艺，得到所述第一母材部和所述第一渐变结构；

将所述第一母材部和所述第一渐变结构放入相应尺寸的浇筑模具，其中，所述第一渐变结构在所述第一母材部的上部；

将第二母材部和第二渐变结构的材料加热融化，得到浇筑液；

对所述浇筑液进行预处理，并将预处理后的浇筑液浇入放有所述第一母材部和所述第一渐变结构的浇筑模具，使浇筑液浸入所述第一渐变结构的空隙中，从而形成包含异质材料的梯度点阵连接结构；