由超声振动滚压实现的止裂结构制造技术

本发明专利技术公开了由超声振动滚压实现的止裂结构，具有层基体，该层基体的顶底双面中有一面含有止裂结构，该止裂结构包括多条凸设在该含有止裂结构的面上且同向布置的条状凸起，该止裂结构通过超声振动器采用超声振动滚压实现。它具有如下优点：层基体中有一面含有止裂结构，止裂结构包括多条同向布置的条状凸起，止裂结构的材料能在某一特定方向上阻止(延缓)裂纹的扩展，且止裂结构通过超声振动器采用超声振动滚压实现，加工方便快速，生产效率高，加工出的止裂结构的可靠性高。

Anti crack structure realized by ultrasonic vibration rolling

The invention discloses a crack structure, which is realized by ultrasonic vibration rolling, and has a layer base. There is a crack structure on the top bottom of the base of the layer. The crack structure includes a plurality of bars on the surface which contains the crack structure and is arranged in the same direction. The crack structure uses ultrasonic vibrator for ultrasonic vibration rolling. Compacted. It has the following advantages: one side in the substrate contains a crack structure, the crack structure includes a plurality of stripe bulges in the same direction, and the crack structure material can prevent (postpone) the crack expansion in a certain direction, and the crack structure is realized by ultrasonic vibrator in the ultrasonic vibrator. The reliability of the cracked structure is high.

【技术实现步骤摘要】
由超声振动滚压实现的止裂结构
本专利技术涉及一种材料领域，尤其涉及由超声振动滚压实现的止裂结构。
技术介绍
断裂是造成构件毁灭性失效的主要形式，断裂发生的根本原因是材料(型材)原有缺陷形成裂纹及裂纹的扩展。裂纹的产生和扩展机理主要可以分为三类：循环载荷作用下的裂纹扩展、高温蠕变条件下的裂纹扩展和应力腐蚀作用下的裂纹扩展。裂纹失效的突然性使其成为许多重大事故发生的罪魁祸首。因此大量的研究致力于构件中微裂纹的预防和修复，现有研究主要集中在三个方面：①已有裂纹修复方面，包括利用机械冲击形成表面合金硬化层，从而提高金属表面的抗疲劳能力，如专利CN201610359455.1所公开技术；利用激光处理使表面微裂纹发生闭合，如专利CN101239432A所公开技术；脉冲放电处理使微裂纹尖端变钝，减少应力集中，阻止裂纹扩展，如专利CN105429203A所公开技术；或者三种技术的复合处理技术，如专利CN98125434.9公开了一种利用机械冲击和激光冲击复合处理微裂纹的方法。②止裂材料开发方面，包括在材料内部设置微胶囊，当裂纹扩展到微胶囊时，释放修复剂、固化剂等物质，如专利CN200710029991.6所公开技术，阻止了裂纹的进一步扩展；在材料内部设置高温粘结相，当达到一定温度时，粘结相熔化填充所产生的微裂纹，阻止其进一步扩展，如专利CN201310526168.1所公开技术，这种方法在控制高温蠕变失效时比较有效；在材料内部设置裂纹阻挡层，控制裂纹在材料中的扩展，同时裂纹阻挡层往往具有自修复功能，如专利CN200980113311.6所公开技术。③止裂零部件设计方面，通过对构件应力集中部位的局部加强从而限制裂纹的产生和扩展，如专利CN201510981219.9和CN201210040846所公开技术。现有止裂材料均需要对材料基本结构进行较大改变，影响了材料原有的物理力学性能(如强度下降、导热性能下降等)，材料的制造成本较高。
技术实现思路
本专利技术提供了由超声振动滚压实现的止裂结构，其克服了
技术介绍
中构件中微裂纹的预防和修复所存在的不足。本专利技术解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：由超声振动滚压实现的止裂结构，具有层基体，该层基体的顶底双面中有一面含有止裂结构，该止裂结构包括多条凸设在该含有止裂结构的面上且同向布置的条状凸起，该止裂结构通过超声振动器采用超声振动滚压实现。该多条条状凸起平行布置。该层基体顶底双面中：第一面设有上述的止裂结构，第二面没有设上述的止裂结构。该层基体的厚度为0.01～1mm；该止裂结构的条状凸起横穿整个层基体的长度或宽度方向，该每相邻两条条状凸起的间距为0.01～0.1mm，该条状凸起的凸起高度占层基体厚度的50％～80％。该条状凸起呈D形条状凸起。该D形条状凸起具有平面和连接平面的弧面，该平面固接在层基体。该超声振动器包括滚压工具、超声波发生器和变幅杆，该超声波发生器连接变幅杆，该变幅杆连接滚压工具，该超声波发生器和变幅杆连接并配合使滚压工具产生超声振动，该滚压工具在层基体面上滚压形成止裂结构。该滚压工具径向施加超声振动，振动频率为20KHz～25KHz，振幅为0.005～0.015mm。本专利技术解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：包含上述的由超声振动滚压实现的止裂结构的止裂型材的制造方法，包含：步骤1，预备多片层基体；步骤2，通过超声振动器在第一层基体上成形止裂结构，该第一层基体构成上一层基体；步骤3，取另一层基体层靠在上一层基体之上，通过超声振动器在另一层基体上也成形止裂结构，在成型过程中该叠加固定了层靠在一起的层基体，该层靠在一起的层基体们中每相邻两层层基体的条状凸起的交错布置，该另一层基体构成上一层基体并继续执行步骤3直到所有层基体加工完毕。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：层基体中有一面含有止裂结构，止裂结构包括多条同向布置的条状凸起，止裂结构的材料能在某一特定方向上阻止(延缓)裂纹的扩展，且止裂结构通过超声振动器采用超声振动滚压实现，加工方便快速，生产效率高，加工出的止裂结构的可靠性高。层基体顶底双面中：第一面设有上述的止裂结构，第二面没有设上述的止裂结构，叠加固接方便，增强层与层之间的连接强度。止裂结构的多条条状凸起平行布置，在某一特定方向上阻止裂纹的扩展的效果更佳。条状凸起呈D形条状凸起，进一步提升阻止裂纹的扩展的效果。层基体的厚度为0.01～1mm，条状凸起的凸起高度占层基体厚度的50％～80％，条状凸起横穿整个层基体的长度或宽度方向，每相邻两条条状凸起的间距为0.01～0.1mm，增强层基体的强度，进一步提升阻止裂纹的扩展的效果。滚压工具径向施加超声振动，振动频率为20KHz～25KHz，振幅为0.005～0.015mm，加工出的止裂结构的可靠性高。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是一具体实施方式的层基体进行单轴拉伸试验后的裂纹扩展情况的正面照片。图2是一具体实施方式的层基体进行单轴拉伸试验后的裂纹扩展情况的背面照片。图3为一具体实施方式的两层层基体交错叠加固接形成止裂型材的过程示意图。图4为另一具体实施方式的两层层基体交错叠加固接形成止裂型材的过程示意图。图5是超声振动器采用超声振动滚压成形止裂结构的示意图。具体实施方式请查阅图1至图5，由超声振动滚压实现的止裂结构，具有层基体10，该层基体10的顶底双面中：第一面设有止裂结构1，第二面没有设止裂结构，该止裂结构包括多条凸设在该含有止裂结构的面上且同向布置的条状凸起11，条状凸起11直线布置，且该多条条状凸起11平行布置，该止裂结构通过超声振动器采用超声振动滚压实现。一优选方案中：该层基体10的厚度为0.01～1mm；该止裂结构的条状凸起11横穿整个层基体10的长度或宽度方向，该每相邻两条条状凸起11的间距为0.01～0.1mm，该条状凸起11的凸起高度占层基体厚度的50％～80％；该条状凸起11呈D形条状凸起，具体的为，该D形条状凸起11具有平面和连接平面的弧面，该平面固接在层基体10。止裂型材包括多层含有止裂结构的层基体10，该多层层基体10以预设角度交错叠加固接形成整块止裂型材。根据需要，叠加固接后可以采用热处理技术消除应力，热处理工艺如：200℃淬火然后低温退火，如退火4小时。图1和图2是对本具体实施方式之中的层基体进行单轴拉伸试验，获得裂纹的扩展情况，并用扫描电镜进行观察的图片。从图片上可以看到裂纹在扩展路径上，裂纹在扩展路径的垂直方向上有一定的扩展，阻止了裂纹的快速扩展，裂纹尖端出现闭合现象。一具体实施方式之中：该多层层基体中每相邻两层层基体的条状凸起的交错角度在90°，如图3。另一具体实施方式之中：该多层层基体中每相邻两层层基体的条状凸起的交错角度在45°，如图4。本具体实施方式之中：该超声振动器包括滚压工具4、超声波发生器5和变幅杆3，该超声波发生器5连接变幅杆3，该变幅杆3连接滚压工具4，该超声波发生器5和变幅杆3连接并配合使滚压工具4产生超声振动，该滚压工具4在层基体面上滚压形成止裂结构1，如图5。该滚压工具径向施加超声振动，振动频率为20KHz～25KHz，振幅为0.005～0.015mm。该止裂型材的加工方法例如包含：步骤1，预备多片层基体；步骤2，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.由超声振动滚压实现的止裂结构，具有层基体，其特征在于：该层基体的顶底双面中有一面含有止裂结构，该止裂结构包括多条凸设在该含有止裂结构的面上且同向布置的条状凸起，该止裂结构通过超声振动器采用超声振动滚压实现。

【技术特征摘要】
1.由超声振动滚压实现的止裂结构，具有层基体，其特征在于：该层基体的顶底双面中有一面含有止裂结构，该止裂结构包括多条凸设在该含有止裂结构的面上且同向布置的条状凸起，该止裂结构通过超声振动器采用超声振动滚压实现。2.根据权利要求1所述的由超声振动滚压实现的止裂结构，其特征在于：该多条条状凸起平行布置。3.根据权利要求2所述的由超声振动滚压实现的止裂结构，其特征在于：该层基体顶底双面中：第一面设有上述的止裂结构，第二面没有设上述的止裂结构。4.根据权利要求1或2或3所述的由超声振动滚压实现的止裂结构，其特征在于：该层基体的厚度为0.01～1mm；该止裂结构的条状凸起横穿整个层基体的长度或宽度方向，该每相邻两条条状凸起的间距为0.01～0.1mm，该条状凸起的凸起高度占层基体厚度的50％～80％。5.根据权利要求1或2或3所述的由超声振动滚压实现的止裂结构，其特征在于：该条状凸起呈D形条状凸起。6.根据权利要求5所述的由超声振动滚压实现的止裂结构，其特征在于：该D形条状凸起具有平面和连接平面的弧面，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜峰，栾晓圣，张涛，查旭明，郭必成，张丽彬，徐佳禄，尹纪博，王珂，曹亮，王福增，言兰，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35