一种金属复合材料的复合结构及其成型方法技术

本发明专利技术公开了一种金属复合材料的复合结构及其成型方法，一种金属复合材料的复合结构，包括：一复合材料层，其材质为金属基复合材料；一金属层，其材质为与复合材料层的基体金属同类的纯金属或合金，其与复合材料层复合形成整体结构；复合的方式为：如果复合材料层作为工作面，则金属层与复合材料层的非工作表面复合；如果金属层作为工作表面，则金属层与复合材料层的部分表面或全部表面复合。解决了现有金属基复合材料产品机械加工和焊接困难、生产效率低、成本高的问题。成本高的问题。成本高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种金属复合材料的复合结构及其成型方法


[0001]本专利技术属于金属基复合材料成型
，具体涉及一种金属复合材料的复合结构及其成型方法。

技术介绍

[0002]金属基复合材料以其优异的性能在航空、航天、国防、电子、交通等各个领域都有广阔的应用前景，目前复合材料的使用一般都是跟其附属金属构件采用粘结、钎焊或螺栓方式连接，但是因为整体金属基复合材料零部件制造、机械加工、焊接困难，加之生产效率低、成本高不适于工业应用，尤其最广大的民用市场领域。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种金属复合材料的复合结构及其成型方法，以解决现有金属基复合材料产品焊接困难、生产效率低、成本高的问题。
[0004]本专利技术采用以下技术方案：一种金属复合材料的复合结构，包括：
[0005]一复合材料层，其材质为金属基复合材料；
[0006]一金属层，其材质为与复合材料层的基体金属同类的纯金属或合金，其与复合材料层复合形成整体结构；
[0007]复合的方式为：
[0008]如果复合材料层作为工作面，则金属层与复合材料层的非工作表面复合；
[0009]如果金属层作为工作表面，则金属层与复合材料层的部分表面或全部表面复合。
[0010]进一步的，复合材料层和金属层均为实心结构。
[0011]进一步的，复合材料层上开设有多个强化散热孔，强化散热孔为通孔或沉孔。
[0012]进一步的，复合材料层为铝/碳化硅，金属层为纯铝或铝合金，金属层与复合材料层的全部表面复合。
[0013]进一步的，复合材料层为铝/碳化硅，金属层为纯铝或铝合金，金属层与复合材料层的非工作表面复合。
[0014]进一步的，复合材料层为铝/碳化硅石墨，金属层为纯铝或铝合金，金属层与复合材料层的全部表面复合。
[0015]进一步的，复合材料层为铝/碳化硅石墨，金属层为纯铝或铝合金，金属层与复合材料层的非工作表面复合。
[0016]本专利技术采用的第二种技术方案是，金属复合材料的复合结构的成型方法，将液态金属层与固态的复合材料层的部分表面或全部表面接触，在金属层的冷却、凝固过程中与复合材料层连接形成一个整体。
[0017]进一步的，复合材料层上设有多个强化散热孔时，则在金属层与复合材料层的复合过程中，液态的金属层填充至各个强化散热孔内部。
[0018]本专利技术的有益效果是：根据产品需要在性能要求高的部位使用复合材料而其他要
求低或需要机械加工、焊接的部位使用合金，则不但可以简化金属基复合材料零件外形，降低复合材料生产的难度和成本，而且可以避免机械加工和焊接加工，从而使复合材料的大规模工艺应用成为可能。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一种金属复合材料的复合结构中复合材料层为实心结构、且部分表面复合的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术一种金属复合材料的复合结构中复合材料层为实心结构、且全部表面复合的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术一种金属复合材料的复合结构中复合材料层设有强化散热孔、且部分表面复合的结构示意图；
[0022]图4为图3的俯视图；
[0023]图5为本专利技术一种金属复合材料的复合结构中复合材料层设有强化散热孔、且全部表面复合的结构示意图。
[0024]其中，1.复合材料层，2.金属层，3.强化散热孔。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0026]本专利技术提供了一种金属复合材料的复合结构，如图1
‑
2所示，其包括复合材料层1和金属层2。复合材料层1为金属基复合材料，金属复合材料涉及金属基复合材料潜在的各个工业应用领域，可以替代钢材、铝合金、镁合金、钛合金等各种金属材料，即可以用于结构材料也可用于功能材料。金属层2为与复合材料层1的基体金属同类的纯金属或合金，比如复合材料层1为铝碳化硅，则金属层2为纯铝或铝合金。
[0027]复合材料层1和金属层2复合形成整体结构，复合的结构形式具体如下：
[0028]如图1所示，如果复合材料层1作为工作面，则金属层2与复合材料层1的部分表面复合。复合材料层1未与金属层2复合的表面为工作面。
[0029]如图2所示，如果金属层2作为工作面，则金属层2可以与复合材料层1的部分表面复合、或全部表面复合。
[0030]在一些实施例中，复合材料层1和金属层2均为实心结构。如图3
‑
5所示，为了进一步提高散热效果，还可以在复合材料层1上开设多个强化散热孔，强化散热孔为通孔或沉孔，而且这些孔在后续金属层2形成过程中增强了复合材料层1和金属层2的复合强度。
[0031]在一些实施例中，金属层2上设置有连接结构，连接结构用于与预配合构件相配合、连接或装配。
[0032]在一些实施例中，复合材料层可以为铝/碳化硅，金属层可以为纯铝或铝合金，金属层与复合材料层的全部表面复合。
[0033]在一些实施例中，复合材料层可以为铝/碳化硅，金属层可以为纯铝或铝合金，金属层与复合材料层的非工作表面复合。
[0034]在一些实施例中，复合材料层可以为铝/碳化硅石墨，金属层可以为纯铝或铝合金，金属层与复合材料层的全部表面复合。
[0035]在一些实施例中，复合材料层可以为铝/碳化硅石墨，金属层可以为纯铝或铝合金，金属层与复合材料层的非工作表面复合。
[0036]金属层2的基本成分一般与复合材料层1的基体金属的基本成分一致，比如对应铝/碳化硅选用的金属为纯铝或铝合金，但具体成分不需要相同或相近。此种选择在复合材料层1与金属层2复合后形成理想的冶金结合，不存在任何不利的界面问题；反之，比如对应铝/碳化硅选用的金属为纯铜或铜合金，则在界面处形成脆性铝铜相，不但大幅度降低界面的强度和韧性，还会大大阻碍热量的传导，即阻碍散热。
[0037]本专利技术还提供了一种金属复合材料的复合结构的成型方法，如图1
‑
2所示，将金属层2在其液态状态下与复合材料层1的部分表面或全部表面接触，在金属层2的冷却、凝固过程中与复合材料层1连接为一个整体。
[0038]如图3
‑
5所示，如果复合材料层1上设有多个强化散热孔，则在金属层2与复合材料层1的复合过程中，各个强化散热孔内部填充金属层2的金属材料。用金属铸造工艺将包含有强化散热孔的复合材料层1加入到一种金属复合材料的复合结构的表面或内部，再根据生产需要进行热处理、二次加工、焊接、装配成实际产品。除了必要的磨削加工外，复合材料层1在整个生产过程中不需要其他的二次加工和焊接加工。
[0039]实施例1
[0040]现有的刹车片通常包括两部分，一部分为与刹车盘对磨的摩擦部，另一部分为金属背板。两部分通过粘结、钎焊等方式连接而成实际刹车片产品。
[0041]本专利技术将复合材料层作为摩擦部，金属层作为金属背板。复合材料层为铝/碳化硅石墨，金属层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属复合材料的复合结构，其特征在于，包括：一复合材料层(1)，其材质为金属基复合材料；一金属层(2)，其材质为与复合材料层(1)的基体金属同类的纯金属或合金，其与所述复合材料层(1)复合形成整体结构；所述复合的方式为：如果复合材料层(1)作为工作面，则所述金属层(2)与所述复合材料层(1)上的非工作表面复合；如果金属层(2)作为工作面，则所述金属层(2)与所述复合材料层(1)的部分表面或全部表面复合。2.如权利要求1所述的一种金属复合材料的复合结构，其特征在于，所述复合材料层(1)和金属层(2)均为实心结构。3.如权利要求2所述的一种金属复合材料的复合结构，其特征在于，所述复合材料层(1)上开设有多个强化散热孔(3)，所述强化散热孔(3)为通孔或沉孔。4.如权利要求1
‑
3中任意一项所述的一种金属复合材料的复合结构，其特征在于，所述金属层(2)上设置有连接结构，所述连接结构用于与预配合的构件相配合、连接或装配。5.如权利要求3所述的一种金属复合材料的复合结构，其特征在于，所述复合材料层(1)为铝/碳化硅，所述金属层(2)为纯铝或铝合金，所述金属层(2)与所述复合材料层(1)的全部表面复合。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文兴，许军锋，王鑫，王喜锋，李高宏，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：