一种变成分铝锂合金梯度性能结构的制作方法

1.本实用新型涉及航天装备新概念结构领域，特别涉及一种变成分铝锂合金梯度性能结构。

背景技术：

2.新一代航天装备具有高速、高机动、强振动冲击等极端服役环境技术特性，对结构轻量化、高刚度、高抑振、功－构一体化等性能需求呈现出数倍甚至是数量级增长趋势，传统以铝合金为代表的轻质材料应用表现出越来越大的局限性。铝锂合金具有低密度、高弹性模量、高比强度、高韧性等性能优点，是航空航天工业中最理想的轻质高强结构材料之一。为解决新一代航天器结构轻量化、复杂动力学环境高精度稳定性研制难题，采用颠覆性的材料应用与制造模式。通过在结构振动、冲击输入位置使用低锂含量的高强、高韧铝锂合金，以提高整个结构的抗冲击和振动能力；在交变应力较低的元器件支撑区域采用了锂含量较高的高模铝锂合金，以实现整个结构的高刚度；两种铝锂合金之间采用梯度过渡的方式，避免弹性模量、热膨胀系数在界面处突变，实现界面应力均匀化。通过不同成分、不同性能的铝锂合金的综合应用，既充分发挥铝锂合金高模、高刚度的优势，又可实现高韧性、高抑振的功能，可实现结构性能的最优化。
3.本实用新型通过采用变成分、变性能的一体化创新设计方法，将二代与三代铝锂合金在同一结构体综合应用，在异质界面采用性能梯度过渡的方式，达到应力离散化的效果，最终获得一种变成分铝锂合金梯度性能结构，取得原创性、颠覆性的工程应用效果。

技术实现要素：

4.本实用新型主要目的在提供一种变成分铝锂合金梯度性能结构，以解决上述问题。
5.为达上述目的，本实用新型提供一种变成分铝锂合金梯度性能结构，包括高强高韧三代铝锂合金连接区、高模高刚二代铝锂合金区和变成分铝锂合金梯度层；所述高强高韧三代铝锂合金连接区和高模高刚二代铝锂合金区之间通过变成分铝锂合金梯度层连接。
6.进一步的，所述高强高韧三代铝锂合金连接区为椭圆形。
7.进一步的，所述高强高韧三代铝锂合金连接区上设置有与外部系统进行连接的第一连接孔。
8.进一步的，所述高模高刚二代铝锂合金区至少一层。
9.进一步的，所述高模高刚二代铝锂合金区上设置有与元器件连接的第二连接孔。
10.进一步的，所述变成分铝锂合金梯度层为多层。
11.进一步的，高模高刚二代铝锂合金区设置有多个支脚。
12.进一步的，所述支脚与变成分铝锂合金梯度层连接。
13.进一步的，所述支脚上设置有加强筋。
14.进一步的，所述高强高韧三代铝锂合金连接区、高模高刚二代铝锂合金区和变成
分铝锂合金梯度层为一体式结构。
15.本实用新型通过采用变成分、变性能的一体化创新设计方法，将二代与三代铝锂合金在同一结构体综合应用，在异质界面采用性能梯度过渡的方式，达到应力离散化的效果，最终获得一种变成分铝锂合金梯度性能结构，取得原创性、颠覆性的工程应用效果。
附图说明
16.图1为本实用新型提出的一种变成分铝锂合金梯度性能结构示意图；
17.图中：1.高模高刚二代铝锂合金区；2.高强高韧三代铝锂合金连接区；3.变成分铝锂合金梯度层
具体实施方式
18.为达成上述目的及功效，本实用新型所采用的技术手段及构造，结合附图就本实用新型较佳实施例详加说明其特征与功能。
19.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
20.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
21.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
22.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
23.以下通过附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，
都属于本实用新型保护的范围。
24.实施例1
25.如图1所示，一种变成分铝锂合金梯度性能结构，包括高强高韧三代铝锂合金连接区2、高模高刚二代铝锂合金区1和变成分铝锂合金梯度层3；所述高强高韧三代铝锂合金连接区2和高模高刚二代铝锂合金区1之间通过变成分铝锂合金梯度层3连接。
26.实施例2
27.所述高强高韧三代铝锂合金连接区2为椭圆形。所述高强高韧三代铝锂合金连接区2上设置有与外部系统进行连接的第一连接孔。主要用于与外部系统进行连接，是整套结构振动、冲击输入位置。
28.所述高模高刚二代铝锂合金区1至少一层。所述高模高刚二代铝锂合金区1上设置有与元器件连接的第二连接孔。所述高模高刚二代铝锂合金区1设置有多个支脚。所述支脚上设置有加强筋。所述支脚与变成分铝锂合金梯度层连接。
29.所述变成分铝锂合金梯度层3为多层。
30.所述高强高韧三代铝锂合金连接区2、高模高刚二代铝锂合金区1和变成分铝锂合金梯度层3为一体式结构。
31.本实用新型中高强高韧三代铝锂合金连接区2采用三代铝锂合金，利用激光增材直接成形方式获得，可实现结构同时具备轻量化与高抑振。变成分铝锂合金梯度层3置于高强高韧三代铝锂合金连接区2上端面，通过变成分设计，实现三代与二代铝锂合金界面性能梯度过渡，采用激光增材制造直接成形。高模高刚二代铝锂合金区1置于变成分铝锂合金梯度层3的上端面，主要用于承载元器件，对结构刚度要求较高，采用二代铝锂合金，可实现结构同时具备轻量化与高刚度，采用激光增材制造方式成形。
32.工作时，高强高韧三代铝锂合金连接区2作为连接部位，承受航天器高速、高机动飞行带来的强振动、冲击等严酷的力学工况。铝合金材料具有高模量特性，所以在静载荷环境下，可以满足整体结构高刚度需求，但其阻尼属性极低，在动力学载荷环境下，无法将振动、冲击带来的能量进行耗散。三代铝锂合金与铝合金相比，模量高、断裂韧性较好，对振动、冲击等动力学载荷有很好的能量耗散作用，可抑制振动、冲击传导到元器件安装区域，从而保持器件工作的精度稳定性。
33.二代与三代铝锂合金在弹性模量等物理属性变化较大，如果两种材料直接连接，界面处因为物理属性的突变，在力－热环境下极易产生应力集中，导致界面处变形较大，这与高刚度需求相矛盾。通过在二代与三代铝锂合金之间设计梯度层，通过成分变化，实现性能梯度过渡，解决界面处应力集中带来的变形问题。
34.高模高刚二代铝锂合金区1位于整体结构的上方，与变成分铝锂合金梯度层3相连接，主要用于承载元器件，因此对结构刚度要求苛刻。采用二代高模铝锂合金，可满足整体结构轻量化与高刚度需求。
35.本实用新型将二代铝锂合金与三代铝锂合金一体化应用，并通过激光增材制造的方式实现整体结构成形，解决了新一代航天装备在极端服役环境下的轻质化、高精度稳定性结构研制瓶颈。
36.以上所述仅为本实用新型较佳实施例而已，非全部实施例，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或者相近似的技术方案，
均属于本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种变成分铝锂合金梯度性能结构，其特征在于，包括高强高韧三代铝锂合金连接区、高模高刚二代铝锂合金区和变成分铝锂合金梯度层；所述高强高韧三代铝锂合金连接区和高模高刚二代铝锂合金区之间通过变成分铝锂合金梯度层连接。2.如权利要求1所述的一种变成分铝锂合金梯度性能结构，其特征在于，所述高强高韧三代铝锂合金连接区为椭圆形。3.如权利要求1或2所述的一种变成分铝锂合金梯度性能结构，其特征在于，所述高强高韧三代铝锂合金连接区上设置有与外部系统进行连接的第一连接孔。4.如权利要求1所述的一种变成分铝锂合金梯度性能结构，其特征在于，所述高模高刚二代铝锂合金区至少一层。5.如权利要求1或4所述的一种变成分铝锂合金梯度性能结构，其特征在于，所述高模高刚二代铝锂合金区上设置有与元器件连接的第二连接孔。6.如权利要求1所述的一种变成分铝锂合金梯度性能结构，其特征在于，所述变成分铝锂合金梯度层为多层。7.如权利要求1所述的一种变成分铝锂合金梯度性能结构，其特征在于，高模高刚二代铝锂合金区设置有多个支脚。8.如权利要求7所述的一种变成分铝锂合金梯度性能结构，其特征在于，所述支脚与变成分铝锂合金梯度层连接。9.如权利要求7所述的一种变成分铝锂合金梯度性能结构，其特征在于，所述支脚上设置有加强筋。10.如权利要求1所述的一种变成分铝锂合金梯度性能结构，其特征在于，所述高强高韧三代铝锂合金连接区、高模高刚二代铝锂合金区和变成分铝锂合金梯度层为一体式结构。

技术总结

本实用新型公开了一种变成分铝锂合金梯度性能结构，涉及航天装备技术领域。包括高强高韧三代铝锂合金连接区、高模高刚二代铝锂合金区和变成分铝锂合金梯度层；高强高韧三代铝锂合金连接区和高模高刚二代铝锂合金区之间通过变成分铝锂合金梯度层连接。本实用新型通过采用变成分、变性能的一体化创新设计方法，将二代与三代铝锂合金在同一结构体综合应用，在异质界面采用性能梯度过渡的方式，达到应力离散化的效果，最终获得一种变成分铝锂合金梯度性能结构，取得原创性、颠覆性的工程应用效果。果。果。