(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211009912.6 (22)申请日 2022.08.22 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210007 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 熊大江　韦红余　周来水　李永杰　 袁巧龙　沈钰洲　吴昊　 (74)专利代理 机构 江苏圣典律师事务所 32 237 专利代理师 周宁 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/26(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种承载、 隔防热及 减阻一体化结构及其制 备方法 (57)摘要 本发明公开了一种承载、 隔防热及减阻一体 化结构及其制备方法， 属于航空航天领域， 通过 机械方法， 实现金属结构多功能一体化再造， 解 决了重量大、 承 载能力低、 结构较复杂、 连接装配 要求严格、 工程中隔防热环境不友好， 效率低等 问题。 本发 明采用机械方式在金属基体植入隔热 晶格点阵功能相， 通过再造工具按设定的程序微 压入合金表 面作路径性旋转摩 擦运动， 驱使材料 产生剧烈的塑性流变， 塑性变形过程遵循 分形工 艺优化流程， 进一步形成金属基陶瓷表面或近陶 瓷的表面纹理结构且断面产生渐变扭曲， 致使结 构自其外侧到基体实现梯度无缝过渡。 本发明基 于隔热晶格点阵功能复合相具有良好的承载、 隔 防热效果， 而且在金属基陶瓷或近陶瓷表面由于 特定纹理结构的贡献， 可以起到很好的减阻减振 效果。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115374538 A 2022.11.22 CN 115374538 A 1.一种承载、 隔防热及减阻一体化结构的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 采用W ‑M模型建立分形表面纹 理结构表达式 其中z(x,y)为表面织构纹理的高度； x,y为三维坐标变量； D为分形曲面的分形维数， 分 形维数越大其鳞状纹理的结构细节越丰富； G为粗糙度系数， G越大鳞状纹理表 面越粗糙； γ 为织构纹理的空间频率； n为波数； m为频率系数； L为取样长度； M为分形表面纹理褶皱的重 叠数； 为随机相位； 步骤2： 根据所选材料设置材料属性， 将所述结构表达 式导入三维设计软件进行逆向建 模； 步骤3： 将建模得到的模型导入软件进行仿真， 根据仿真结果获得表面纹理结构随工艺 参数变化的规律； 通过所述规律控制所述工艺参数的变量， 进一步设置最优工艺参数， 加工 获得期望的表面纹 理结构； 步骤4： 采用机械植入方式， 在基体表面植入阵列孔， 再在孔内加工出光滑无毛刺且无 裂痕的孔 壁并填充晶格点阵材 料； 步骤5： 通过渐进式金属表面微纳改性技术， 按所述最优工艺参数使材料表面产生塑性 变形并发生细晶强化， 隔热材料与金属基体致密地复合在一起形成物理性质稳定的功能 相； 步骤6： 重复步骤5持续到材料被压缩到预先定义的厚度， 制备出具有多方向式鳞状纹 理的金属基陶瓷或近陶瓷化功能表面的承载、 隔防热及减阻一体化结构。 2.根据权利要求1所述的承载、 隔防热及减阻一体化结构的制备方法， 其特征在于， 步 骤2中所述材 料属性包括： 杨氏模量、 密度、 泊松比。 3.根据权利要求1所述的承载、 隔防热及减阻一体化结构的制备方法， 其特征在于， 步 骤3中所述工艺参数包括改性工具刀头直径、 刀具转速、 进给速度、 单层下压量、 刀具平 直百 分比。 4.根据权利要求1或3所述的承载、 隔防热及减阻一体化结构的制备方法， 其特征在于， 当采用不同的工艺参数， 改性产生的鳞状纹理会有所不同， 即纹理的织构底长、 织构高度、 织构角度随工艺 参数变化而发生相应 变化。 5.根据权利要求1所述的承载、 隔防热及减阻一体化结构的制备方法， 其特征在于， 步 骤5辅以超声激励。 6.权利要求1 ‑5任一项所述方法制备的承载、 隔防热及减阻一体化结构， 其特征在于， 所述结构包括表面织构化的减阻纹理表面， 隔热晶格点阵过渡层、 起承载作用的金属基体； 所述金属基体表面分布规则阵列孔； 所述阵列孔中填充晶格点阵材料并留有一定空隙； 填 充晶格点阵材料的金属基体表面产生 塑性变形， 所述填充晶格点阵材料的金属基体表面形 成由动态再结晶的细晶粒所构成的鳞状纹理； 所述晶格点阵材料与金属基体发生相变反应 进而与金属基 体材料复合， 实现无 缝过渡的一体化结构。 7.根据权利要求6所述的承载、 隔防热及减阻一体化结构， 其特征在于， 所述纹理为多 方向式的曲边四边形。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115374538 A 28.根据权利要求6所述的承载、 隔防热及减阻一体化结构， 其特征在于， 所述阵列孔规 则地等间距分布。 9.根据权利要求6或8所述的承载、 隔防热及减阻一体化结构， 其特征在于， 所述阵列孔 表面质地圆滑， 内壁 面光滑无毛刺且无裂痕。 10.根据权利要求6所述的承载、 隔 防热及减阻一体化结构， 其特征在于， 所述晶格点阵 空隙可二次填充隔热 材料或减阻材 料。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115374538 A 3