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龍圖騰網(wǎng)獲悉燕山大學申請的專利用于碳纖維增強鋁合金夾層管材的成形復(fù)合一體化方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN117182463B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-29發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202311135403.2，技術(shù)領(lǐng)域涉及：B23P15/00；該發(fā)明授權(quán)用于碳纖維增強鋁合金夾層管材的成形復(fù)合一體化方法是由李丙;王宇杰;鄭秋麗;侯湘武;杜冰設(shè)計研發(fā)完成，并于2023-09-05向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本用于碳纖維增強鋁合金夾層管材的成形復(fù)合一體化方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明提供一種用于碳纖維增強鋁合金夾層管材的成形復(fù)合一體化方法，通過電鍍的方式對碳纖維進行鍍鎳得到表面沉積鎳層的碳纖維；將小孔徑鋁合金管材用鍍鎳碳纖維管包裹層疊并以圓周陣列的方式置于中孔徑和大孔徑鋁合金管材之間，得到未復(fù)合的碳纖維增強鍍鎳鋁合金夾層結(jié)構(gòu)層合管；采用固體顆粒介質(zhì)脹形技術(shù)完成鎳層與鋁合金管材的擴散連接和夾層結(jié)構(gòu)和管材的整體成形。本發(fā)明利用鎳層與鋁合金發(fā)生擴散冶金復(fù)合反應(yīng)，改善連接過程中樹脂分布不均或氣泡等缺陷，又引入內(nèi)部小孔徑管材加筋提高碳纖維鋁合金管材的整體剛度和承載能力，并且通過固體顆粒介質(zhì)的非均勻分布傳壓特性以及超聲輔助能場，實現(xiàn)碳纖維增強鋁合金夾層管材的成形復(fù)合一體化加工。

本發(fā)明授權(quán)用于碳纖維增強鋁合金夾層管材的成形復(fù)合一體化方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種用于碳纖維增強鋁合金夾層管材的成形復(fù)合一體化方法，其特征在于，具體實施步驟如下： S1、制備表面沉積鎳層的碳纖維； S2、制備三種不同內(nèi)徑尺寸的鋁合金管材，沿鋁合金管的徑向，將小孔徑鋁合金管材和碳纖維進行包裹層疊并以圓周陣列的方式置于中孔徑鋁合金管材和大孔徑鋁合金管材之間，得到未復(fù)合的碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管； S3、裝配固體顆粒脹形模具以及超聲裝置，得到用于復(fù)合的成形模具： S31、將未復(fù)合的碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管垂直放置于成形模具中，使碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管的底部與模具底部的墊板重合，形成一個桶狀的半密閉空間； S32、在碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管的最內(nèi)層添加固體顆粒，使固體顆粒充滿整個碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管的型腔； S33、利用軸向沖頭，從碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管的上方壓入，讓碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管的內(nèi)部形成密閉空間，然后在軸向沖頭上裝配超聲振動裝置，得到用于復(fù)合的成形模具； S4、根據(jù)鎳層與鋁合金復(fù)合反應(yīng)NiAl→NiAl3→Ni2Al3所需的溫度，將用于復(fù)合的成形模具加熱至200-300℃后，保持溫度不變； 截取S3中的碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管的自由變形區(qū)，在最大變形點處的單元內(nèi)，切向應(yīng)力為第一主應(yīng)力，徑向力和軸向力趨近于零；運用第三理論強度，當?shù)谝恢鲬?yīng)力與屈服應(yīng)力相同時，管材開始變形，由彈性階段進入塑性階段，此時的內(nèi)壓值為： 式中，ps為碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管由彈性階段進入塑性階段的內(nèi)壓值，σs為屈服應(yīng)力，A和B為關(guān)于β的函數(shù)，μ為材料的泊松比，δ為碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管的厚度，a為碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管的外半徑，l為自由變形區(qū)的總長度； 在變形區(qū)變形時的任意時刻，取凸環(huán)中心處的典型單元C進行分析求得，典型單元C處的各向應(yīng)力以及成形內(nèi)壓為： 式中，σθ為環(huán)向應(yīng)力；σt為子午面切向應(yīng)；為等效應(yīng)力；P為碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管成形內(nèi)壓；δ為碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管的厚度；R0為碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管的內(nèi)半徑；R1為碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管成形后的管材的外圓半徑；R2為碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管成形后的管材的內(nèi)圓半徑；γ為自由變形區(qū)中心角； 向碳纖維增強鍍鎳鋁合金管施加0-10MPa的壓力，進行0-1min的保壓，并進行超聲振動，得到預(yù)復(fù)合碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管； S5、在S4的基礎(chǔ)上，將用于復(fù)合的成形模具中固體顆粒的溫度加熱至400-500℃后，保持溫度不變，繼續(xù)利用軸向壓縮壓頭施加同樣的超聲振動并擠壓固體顆粒，對預(yù)復(fù)合碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管進行成形，成形壓力為20～30MPa，成形時間為2～3min，使得碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管與成形模具中剛性凹模完全貼合，得到具有預(yù)設(shè)形狀的碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管； S6、當碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管成形結(jié)束后，保壓壓力為20-30MPa，保溫時間為40-50min；然后降低壓力至0MPa，得到復(fù)合后碳纖維增強鍍鎳鋁合金層合管。

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