CN112976717A - 轻量化高强度的复合材料及其制备方法、电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻量化高强度的复合材料及其制备方法、电子设备，其中，复合材料包括抗变形材料层及低密度材料层，低密度材料层夹设于两层抗变形材料层之间，抗变形材料层与低密度材料层之间通过压合以物理锚栓效应和金属键结合在一起；抗变形材料包括不锈钢、纯铜、铜合金、钛合金中的任意一种，低密度材料包括纯铝、铝合金、纯镁、镁合金中的任意一种；复合材料的密度为3～7g/cm3，复合材料的杨氏模量为66.7～165.8GPa。本申请实施例提供的轻量化高强度的复合材料，能够兼顾轻量化、高强度和高刚度的特性，能够减轻电子设备的结构件的重量。

Description

轻量化高强度的复合材料及其制备方法、电子设备
技术领域
本申请涉及移动终端技术领域，具体涉及轻量化高强度的复合材料及其制备方法、电子设备。
背景技术
目前，电子设备(例如，手机)的结构件，例如铰链、主板支架、小板支架、补强板多采用不锈钢或者铜合金冲压工艺。不锈钢冲压件具有高强度、高刚度和易于冲压成型的优势，但是重量高，不锈钢的密度一般为7.7～8.0g/cm3。铜合金具有散热好的优点，但重量也非常高，铜合金的密度一般大于7.9g/cm3。手机作为日常工作生活所需的必备品，正在向轻量化方向发展，因此，现有的结构件采用单一材料(例如不锈钢材料)容易造成电子设备的重量重，影响用户体验。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本申请提供轻量化高强度的复合材料及其制备方法、电子设备，减少电子设备的重量，提升用户体验。
第一方面，本发明提供了一种轻量化高强度的复合材料，所述复合材料包括抗变形材料层及低密度材料层，所述低密度材料层夹设于两层所述抗变形材料层之间，所述抗变形材料层与所述低密度材料层之间通过压合以物理锚栓效应和金属键结合在一起；所述抗变形材料包括不锈钢、纯铜、铜合金、钛合金中的任意一种，所述低密度材料包括纯铝、铝合金、纯镁、镁合金中的任意一种；所述复合材料的密度为3～7g/cm3，所述复合材料的杨氏模量为66.7～165.8GPa。
在本方案中，本发明实施例提供的轻量化高强度的复合材料，低密度材料层夹在两层抗变形材料层之间，通过抗变形材料层来保障复合材料的刚性，通过低密度材料层降低整个复合材料的重量。从而实现轻量化，并保证结构件的刚度，进而减少电子设备的重量，提升用户体验。
具体地，不锈钢的杨氏模量大于190GPa，铜合金的杨氏模量大于110GPa，纯铜的杨氏模量大于105GPa，钛合金的杨氏模量大于110GPa，材料的杨氏模量越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。可见，不锈钢、铜合金、纯铜及钛合金都能够满足材料的刚性需求。
具体地，铝合金的密度约为2.7g/cm3，纯铝的密度约为2.7g/cm3，镁合金的密度约为1.4～1.8g/cm3，纯镁的密度约为1.7g/cm3。相比于不锈钢的密度7.9g/cm3，大幅降低材料的密度，从而降低整个复合材料的密度。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述不锈钢包括304不锈钢、301不锈钢或316不锈钢中的至少一种；所述铜合金包括黄铜、青铜或白铜中的至少一种；所述钛合金包括TA4钛合金、TA18钛合金、TC4钛合金或TC5钛合金中的至少一种。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述铝合金包括1系铝合金、2系铝合金、3系铝合金、4系铝合金、5系铝合金、6系铝合金或7系铝合金中的至少一种；所述镁合金包括AZ91D镁合金、AZ31B镁合金中的至少一种。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，两层所述抗变形材料层的材料相同，两层所述抗变形材料层的厚度相同或不同。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述抗变形材料层的材料采用不锈钢，所述低密度材料层的厚度占所述复合材料总厚度的比例为1:5～6:8。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述抗变形材料层的材料采用钛合金，所述低密度材料层的厚度占所述复合材料总厚度的比例为1:5～4:6。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述抗变形材料层的材料采用铜合金，所述低密度材料层的厚度占所述复合材料总厚度的比例为1:3～4:6。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，两层所述抗变形材料层的材料皆为不锈钢，所述低密度材料层的材料为铝合金或纯铝。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，两层所述抗变形材料层的材料皆为铜合金或纯铜，所述低密度材料层的材料为铝合金或纯铝。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，两层所述抗变形材料层的材料不同，两层所述抗变形材料层的厚度相同或不同。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，其中一层所述抗变形材料层采用不锈钢，另一层所述抗变形材料层采用铜合金或纯铜，所述低密度材料层的厚度占所述复合材料总厚度的比例为1:3～6:8。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，其中一层所述抗变形材料层采用钛合金，另一层所述抗变形材料层采用铜合金或纯铜，所述低密度材料层的厚度占所述复合材料总厚度的比例为1:5～4:6。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，其中一层所述抗变形材料层采用不锈钢，另一层所述抗变形材料层采用铜合金或纯铜，所述低密度材料层的材料为铝合金或纯铝。
第二方面，本发明提供了一种电子设备，所述电子设备包括结构件，所述结构件由上述的轻量化高强度的复合材料加工得到，所述结构件包括铰链、支撑板、补强板及屏蔽罩。
第三方面，本发明提供了一种轻量化高强度的复合材料的制备方法，方法包括：
选取抗变形材料及低密度材料，其中，所述抗变形材料包括不锈钢、纯铜、铜合金、钛合金中的任意一种，所述低密度材料包括纯铝、铝合金、纯镁、镁合金中的任意一种；将所述抗变形材料及所述低密度材料的表面进行预处理，去除氧化层；将预处理后的两层所述抗变形材料及一层所述低密度材料之间通过压合以物理锚栓效应和金属键结合在一起，得到三层复合材料。
结合第三方面，在一种可行的实施方式中，所述压合方式包括热轧、冷轧或扩散焊接中的任意一种。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的轻量化高强度的复合材料的一种结构示意图；
图2为本申请实施例提供的轻量化高强度的复合材料的另一种结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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申请中的具体含义。
以下对实施例中涉及到的概念进行简单说明：
不锈钢，不锈钢包括304不锈钢、301不锈钢、316不锈钢。其中，304(18Cr-8Ni)不锈钢含有18％以上的铬，8％以上的镍。304不锈钢耐高温800℃，加工性能好。301(17Cr-7Ni-C)不锈钢与304不锈钢相比，Cr、Ni含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增高，无磁性。316(18Cr-12Ni-2.5Mo)不锈钢，因添加了Mo金属，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用。304不锈钢的抗拉强度(MPa)≥515，屈服强度(MPa)≥205，伸长率(％)≥40；301不锈钢的抗拉强度(MPa)≥520，屈服强度(MPa)≥205，伸长率(％)≥40；316不锈钢的抗拉强度(MPa)≥620，屈服强度(MPa)≥310，伸长率(％)≥30。
钛合金，是以钛为基础加入其他合金元素组成的合金，常用的合金元素包括铝、锡、锆、钒、钼、铬、铁、硅、铜、稀土等，最常用的是钛铝合金。具有强度高、耐蚀性好、耐热性高的特点，钛合金包括TA4、TA6、TA7、TA18、TC1、TC2、TC4、TC5、TC9、TC10等系列。
铜合金，是以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所组成的合金，主要分为黄铜、白铜及青铜三类铜合金。铜合金包括C1020(无氧铜)、C1921、C1940等系列。
镁合金，是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小，强度高，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。主要包括镁铝合金、镁锰合金、镁锌锆合金及镁锂合金等。例如，AZ91D、AZ31B等系列、主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。
1系铝合金：是含铝量最多的铝合金，其中含有含量很低的铁、硅杂质，即Al-Fe-Si，铝含量达到99.00％以上，主要包括1050、1060、1A99及1100系列，一般作为工业纯铝。
2系铝合金：是以Cu为主要合金元素的变形铝合金，即Al-Cu，含铜量在3-5％之间，又可以称为铝铜合金，主要包括2011、2014及2017系列。主要用于航空工业(2014合金)，螺丝(2011合金)和使用温度较高的行业(2017合金)，硬度较高。为了切削性，会添加锰、镁、铅和铋。
3系铝合金：是以Mn为主要合金元素的变形铝合金，含锰量在1.0-1.5％之间，主要包括3003、3004及3005系列。3系铝合金用于对防锈要求高的行业及产品，不可热处理强化，耐腐蚀性能好，焊接性能好，塑性好(接近超铝合金)。
4系铝合金：是以Si为主要合金元素的变形铝合金，含硅量在4.5-6％之间，主要包括4004、4032及4043系列。该系合金由于含硅量高，熔点低，熔体流动性好，容易补缩，并且不会使最终产品产生脆性，因此主要用于制造铝合金焊接的添加材料，如钎焊板、焊条和焊丝等。
5系铝合金：是以Mg为主要合金元素的变形铝合金，即Al-Mg，属于较常用的合金铝系列，含镁量在3-5％之间，又可以称为铝镁合金，主要包括5052、5005、5083及5A05系列等，5系铝合金主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高，疲劳强度好，但不可做热处理强化。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列，故常用在航空、船舶方面，比如飞机油箱，在常规工业中应用也较为广泛，加工工艺为连铸连轧，属于热轧铝板系列故能做氧化深加工。
6系铝合金：是以Mg、Si主要合金元素的变形铝合金，即Al-Mg-Si，6系铝合金是可热处理强化铝合金，目前主要有6063、6061，其他有6082、6125、6262、6060、6005、6463，其中6063、6060、6463在6系铝合金中强度比较低；6262、6005、6082、6061在6系铝合金中强度比较高，6系铝合金特性：中等强度，耐腐蚀性能好，焊接性能好，工艺性能好(易挤压成型)氧化着色性能好，6系铝合金主要应在如汽车行李架、门、窗、车身、散热门、外壳等。
7系铝合金：合金元素以锌为主，但有时也要少量添加了镁、铜，其中超硬铝合金就是含有锌、铅、镁和铜合金接近钢材的硬度，挤压速度较6系铝合金慢，焊接性能好，有良好的耐磨性，可热处理强化，7系铝合金主要应用在航空方面(飞机的承力构件、起落架)、火箭、螺旋桨、航空飞船等，主要包括7075、7005、7003、7055、7050、7072等，其中7005和7075是7系中最高的档次，7075铝板是经消除应力的，加工后不会变形、翘曲，7075铝板的热导性高，可以缩短成型时间，提高工作效率，主要特点是硬度大，7075是高硬度、高强度的铝合金。
弹性模量：弹性模量的一般定义是应力除以应变，材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律)，其比例系数称为弹性模量。弹性模量的单位是GPa，弹性模量是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括杨氏模量、剪切模量、体积模量等。
杨氏模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。杨氏模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。
挤压成形：坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出使之横截面积减小长度增加，成为所需制品的加工方法叫挤压，坯料的这种加工叫挤压成形。
轧制成形：也称成形轧制，是利用旋转的轧辊使金属坯料逐步变形制成工件的锻造成形方法，属于旋转锻造，成形轧制时的变形是逐步的、连续的、旋转的，所以生产效率高，设备运转平稳，易于实现机械化和自动化，成形轧制一般分为纵轧、横轧和斜轧。
纯铝：一般所称纯铝指的是工业纯铝，工业纯铝的铝含量为99.0％～99.9％，中国定为纯度为98.8％～99.7％的铝。
纯铜：主成分为铜和银，铜含量为99.5％～99.95％。
纯镁：一般所称纯镁指的是工业纯镁，工业纯镁的镁含量为99.85％～99.95％。
物理锚栓效应，是指将金属材料的表面粗化和活化后，采用物理压合方法，使得金属与金属之间形成物理锚栓效应，然后再退火处理在界面间行程互扩散相，通过形成的金属键提高界面结合力。
金属键，是化学键的一种，主要在金属中存在，由自由电子及排列成晶格状的金属离子间的静电吸引力组合而成。
具体地，不锈钢材料具有刚度好、强度高、焊接性能好、成型性能好等优点，但是其密度高，用不锈钢材料制备的结构件重量高，难以满足轻量化需求。铝合金材料具有散热好、重量轻、成型性能好等优点，但是其刚度差、强度低、焊接性能差，用铝合金材料制备的结构件难以满足强度、刚度及焊接需求。铜合金材料具有散热好、成型性能好等优点，但是其重量高、刚度差、强度低、易氧化、成本高，用铜合金材料制备的结构件难以满足强度、刚度、焊接及轻量化需求。钛合金材料具有重量轻、强度好等优点，但是其成本高、刚度差、焊接性能差、成型难度高，用钛合金材料制备的结构件难以满足刚度、焊接、成本和成型需求。镁合金材料具有重量轻的优点，但是其刚度差、强度低、焊接性能差、散热性能差、成型难度高，用镁合金材料制备的结构件无法满足刚度、强度、焊接、散热和成型需求。此外，锌合金材料具有重量高、刚度差、强度低、焊接性能差、散热性能差、成型难度高等缺点，液态金属材料具有重量高、刚度差、成本高、焊接性能差、散热性能差、成型难度高等缺点，在本申请中暂不予考虑。
下面继续探讨本发明实施例的技术方案。
本发明实施例提供一种轻量化高强度的复合材料，主要应用于电子设备，例如手机、平板、智能穿戴设备等。
目前，手机用支撑结构件例如铰链、支撑板、主板支架、小板支架、补强板多采用不锈钢或者铜合金冲压工艺。不锈钢冲压件具有高强度、高刚度和易于冲压成型的优势，但是重量高，不锈钢的密度一般为7.70～8.00g/cm3。铜合金具有散热好的优点，但重量也非常高，铜合金的密度一般大于7.9g/cm3。
本发明实施例提供的轻量化高强度的复合材料能够实现轻量化，并保证结构件的刚度，进而减少电子设备的重量，提升用户体验。复合材料适用于各种电子设备的结构件，尤其是折叠屏手机，折叠屏手机的铰链是折叠屏手机的重要组件，占整机比重大，因此，采用本申请提供的复合材料制得的铰链，密度为3～7g/cm3，杨氏模量为66.7～165.8GPa。其具有高强度和高刚度特性，能够满足折叠屏手机反复折叠，轻量化的需求。
如图1所示，本申请实施例提供一种轻量化高强度的复合材料，包括抗变形材料层及低密度材料层，所述低密度材料层夹设于两层所述抗变形材料层之间，所述抗变形材料层与所述低密度材料层之间通过压合以物理锚栓效应和金属键结合在一起。
如表1所示，抗变形材料包括不锈钢、纯铜、铜合金、钛合金中的任意一种，低密度材料包括纯铝、铝合金、纯镁、镁合金中的任意一种。
由抗变形材料层及低密度材料层层叠设置而成的复合材料能够兼顾高刚度及低密度。
表1.抗变形材料及低密度材料的性能参数
Figure BDA0002314489390000121
从表1可知，不锈钢的杨氏模量大于190GPa，铜合金的杨氏模量大于110GPa，纯铜的杨氏模量大于105GPa，钛合金的杨氏模量大于110GPa，材料的杨氏模量越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。可见，不锈钢、铜合金、纯铜及钛合金都能够满足材料的刚性需求，抗变形材料的杨氏模量大于低密度材料的杨氏模量。
进一步地，铝合金的密度约为2.7g/cm3，纯铝的密度约为2.7g/cm3，镁合金的密度约为1.4～1.8g/cm3，纯镁的密度约为1.7g/cm3。相比于不锈钢的密度7.9g/cm3，大幅降低材料的密度，从而降低整个复合材料的密度。
可选地，复合材料的密度为3～7g/cm3。示例性地，复合材料可以用于制备手机的铰链钢片、PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)钢片、电池仓钢片等等。
在一种实施方式中，所述不锈钢包括304不锈钢、301不锈钢或316不锈钢中的至少一种；所述铜合金包括黄铜、青铜或白铜中的至少一种；所述钛合金包括TA4钛合金、TA18钛合金、TC4钛合金或TC5钛合金中的至少一种。
所述铝合金包括1系铝合金、2系铝合金、3系铝合金、4系铝合金、5系铝合金、6系铝合金或7系铝合金中的至少一种；所述镁合金包括AZ91D镁合金、AZ31B镁合金中的至少一种。
如图1所示，在一种优选的实施方式中，两层所述抗变形材料层的材料相同。其中，当抗变形材料层的材料采用不锈钢时，低密度材料层的厚度占复合材料总厚度的比例为1:5～6:8。
当抗变形材料层的材料采用钛合金时，低密度材料层的厚度占复合材料总厚度的比例为1:5～4:6。
当抗变形材料层的材料采用铜合金或纯铜，所述低密度材料层的厚度占所述复合材料总厚度的比例为1:3～4:6。
进一步地，当抗变形材料层的材料采用铜合金或纯铜，低密度材料采用纯铝或铝合金时，低密度材料层的厚度占复合材料总厚度的比例为1:3～6:8。当抗变形材料层的材料采用铜合金或纯铜，低密度材料采用纯镁或镁合金时，低密度材料层的厚度占复合材料总厚度的比例为1:3～4:6。
示例性地，两层所述抗变形材料层的材料皆为不锈钢，所述低密度材料层的材料为铝合金或纯铝。
可以理解地，由复合材料制备的电子设备的结构件，在电子设备使用时产生大量的热，当两层抗变形材料层的材料相同时，材料的热膨胀系数相一致，抗变形材料层与低密度材料层之间的内应力相等，有利于保持结构件的平整度。并且复合材料的两个表面都能够保持高强度，不容易发送弯折。
如图2所示，在另一种实施方式中，两层所述抗变形材料层的材料不同。
在一些特殊的结构件例如屏蔽件，导热板之类，其需要较强的导热能力，因此，可以将靠近热源的一侧的抗变形材料层采用导热能力强的材料，例如纯铜或铜合金。
其中，当其中一层抗变形材料层采用不锈钢，另一层抗变形材料层采用铜合金或纯铜时，低密度材料层的厚度占复合材料总厚度的比例为1:3～6:8。
可以理解地，由复合材料制备的结构件，靠近热源的一侧采用铜合金或纯铜，由于纯铜或铜合金的导热性能较好，从而使得复合材料在满足刚度需求的同时，增强散热能力。
当其中一层抗变形材料层采用钛合金，另一层抗变形材料层采用铜合金或纯铜时，低密度材料层的厚度占复合材料总厚度的比例为1:5～4:6。
示例性地，所述低密度材料层的材料为铝合金或纯铝，所述两层抗变形材料层的材料分别为不锈钢及铜合金。
本申请实施例还提供了一种轻量化高强度的复合材料的制备方法，方法包括：
步骤S01，选取抗变形材料及低密度材料，其中，所述抗变形材料包括不锈钢、纯铜、铜合金、钛合金中的任意一种，所述低密度材料包括纯铝、铝合金、纯镁、镁合金中的任意一种；
步骤S02，将所述抗变形材料及所述低密度材料的表面进行预处理，去除氧化层；
步骤S03，将预处理后的两层所述抗变形材料及一层所述低密度材料之间通过压合以金属键和物理锚栓效应结合在一起，得到三层复合材料。
可选地，所述压合方式包括热轧、冷轧或扩散焊接中的任意一种。
实施例1：
抗变形材料选择316L 3/4H不锈钢，其中，3/4H表示不锈钢的硬度在310Hv以上。低密度材料选择1060铝合金，其含铝量达到99.6％，又被称为纯铝板。
将316L 3/4H不锈钢与1060铝合金分别进行等离子清洗，去除氧化层。将预处理后的两层316L 3/4H不锈钢与一层1060铝合金通过冷轧工艺结合在一起，得到三层复合材料。
在本实施例中，低密度材料层夹设于两层抗变形材料层之间。三层复合材料的总厚度0.5mm，其中，0.1mm厚度不锈钢+0.3mm厚度铝+0.1mm厚度不锈钢，不锈钢/铝/不锈钢的厚度比1:3:1，复合材料的密度为4.8g/cm3。
在本实施例中，分别制得7种不同厚度比的复合材料，如表2所示。
同样地，按照上述制备方法制备实施例1～6，其中，材料及厚度比如表2所示。
对比例01
选择316L 3/4H不锈钢，密度为7.98g/cm3。
表2.实施例1～6以及对比例01所选用的材料及材料厚度比
Figure BDA0002314489390000161
Figure BDA0002314489390000171
由表2可见，可以根据目标需求性能调控每一层金属的材质和厚度比例，集成单一金属的性能优势，并兼顾轻量化、高刚度和高强度的优势，例如，实施例1与对比例01相比，复合材料的减重收益39.5％，实施例1制得的复合材料的三杆弯曲刚度仅比对比例01制备的不锈钢板材降低13.8％。因此，实施例1制得的复合材料在保证刚度的前提下，大幅降低密度。
实施例7：
抗变形材料选择301EH不锈钢及C1020无氧铜，低密度材料选择AZ31B镁合金。其中，301EH不锈钢的密度约为7.9g/cm3，C1020无氧铜的密度约为8.9g/cm3，AZ31B镁合金的密度约为1.7g/cm3。
将301EH不锈钢、C1020无氧铜、AZ31B镁合金分别进行等离子清洗，去除氧化层。将预处理后的301EH不锈钢、C1020无氧铜、AZ31B镁合金通过冷轧工艺结合在一起，得到三层复合材料。
在本实施例中，低密度材料层夹设于两层抗变形材料层之间。两层抗变形材料层的材料不同，三层复合材料的板材总厚度0.2mm，其中，0.07mm厚度不锈钢+0.07mm厚度镁合金+0.0.6mm厚度铜，不锈钢/镁合金/铜的厚度比约为1:1:1，复合材料的密度为6.2g/cm3。
在本实施例中，分别制得7种不同厚度比的复合材料，如表3所示。
同样地，按照上述制备方法制备实施例7～10，其中，材料及厚度比如表3所示。
对比例02
选择洋白铜，密度为8.8g/cm3。
表3.实施例7～10以及对比例02所选用的材料及材料厚度比
Figure BDA0002314489390000181
实施例7～10制得的复合材料，可以用于制备电子设备的屏蔽件。由于铜的高导热性能，无氧铜的导热系数为386W/(m.k)，当实施例7～10的复合材料制得的屏蔽件，既能够满足屏蔽性能，又能增强电子设备的散热性能。
进一步地，实施例7制得的复合材料(不锈钢/镁合金/铜的厚度比约为1:1:1)的密度为6.2g/cm3，与对比例02相比，复合材料的减重收益达到29.5％。实施例7制得的复合材料的杨氏模量(123GPa)与对比例02制备的洋白铜板材的杨氏模量(124GPa)相当，复合材料的导热系数为157.3W/(m.k)，是洋白铜(导热系数为25.2W/(m.k))的6.2倍。因此，实施例7制得的复合材料在保证刚度和强度的前提下，大幅降低密度并提高导热能力。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种轻量化高强度的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括抗变形材料层及低密度材料层，所述低密度材料层夹设于两层所述抗变形材料层之间，所述抗变形材料层与所述低密度材料层之间通过压合以物理锚栓效应和金属键结合在一起；
所述抗变形材料包括不锈钢、纯铜、铜合金、钛合金中的任意一种，所述低密度材料包括纯铝、铝合金、纯镁、镁合金中的任意一种；所述复合材料的密度为3～7g/cm3，所述复合材料的杨氏模量为66.7～165.8GPa。
2.根据权利要求1所述的轻量化高强度的复合材料，其特征在于，
所述不锈钢包括304不锈钢、301不锈钢或316不锈钢中的至少一种；
所述铜合金包括黄铜、青铜或白铜中的至少一种；
所述钛合金包括TA4钛合金、TA18钛合金、TC4钛合金或TC5钛合金中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的轻量化高强度的复合材料，其特征在于，
所述铝合金包括1系铝合金、2系铝合金、3系铝合金、4系铝合金、5系铝合金、6系铝合金或7系铝合金中的至少一种；
所述镁合金包括AZ91D镁合金、AZ31B镁合金中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的轻量化高强度的复合材料，其特征在于，两层所述抗变形材料层的材料相同，两层所述抗变形材料层的厚度相同或不同。
5.根据权利要求4所述的轻量化高强度的复合材料，其特征在于，所述抗变形材料层的材料采用不锈钢，所述低密度材料层的厚度占所述复合材料总厚度的比例为1:5～6:8。
6.根据权利要求4所述的轻量化高强度的复合材料，其特征在于，所述抗变形材料层的材料采用钛合金，所述低密度材料层的厚度占所述复合材料总厚度的比例为1:5～4:6。
7.根据权利要求4所述的轻量化高强度的复合材料，其特征在于，所述抗变形材料层的材料采用铜合金或纯铜，所述低密度材料层的厚度占所述复合材料总厚度的比例为1:3～4:6。
8.根据权利要求4所述的轻量化高强度的复合材料，其特征在于，两层所述抗变形材料层的材料皆为不锈钢，所述低密度材料层的材料为铝合金或纯铝。
9.根据权利要求4所述的轻量化高强度的复合材料，其特征在于，两层所述抗变形材料层的材料皆为铜合金或纯铜，所述低密度材料层的材料为铝合金或纯铝。
10.根据权利要求1所述的轻量化高强度的复合材料，其特征在于，两层所述抗变形材料层的材料不同，两层所述抗变形材料层的厚度相同或不同。
11.根据权利要求10所述的轻量化高强度的复合材料，其特征在于，
其中一层所述抗变形材料层采用不锈钢，另一层所述抗变形材料层采用铜合金或纯铜，所述低密度材料层的厚度占所述复合材料总厚度的比例为1:3～6:8。
12.根据权利要求10所述的轻量化高强度的复合材料，其特征在于，
其中一层所述抗变形材料层采用钛合金，另一层所述抗变形材料层采用铜合金或纯铜，所述低密度材料层的厚度占所述复合材料总厚度的比例为1:5～4:6。
13.根据权利要求10所述的轻量化高强度的复合材料，其特征在于，其中一层所述抗变形材料层采用不锈钢，另一层所述抗变形材料层采用铜合金或纯铜，所述低密度材料层的材料为铝合金或纯铝。
14.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括结构件，所述结构件由权利要求1～13任一所述的轻量化高强度的复合材料加工得到，所述结构件包括铰链、支撑板、补强板及屏蔽罩。
15.一种轻量化高强度的复合材料的制备方法，其特征在于，方法包括：
选取抗变形材料及低密度材料，其中，所述抗变形材料包括不锈钢、纯铜、铜合金、钛合金中的任意一种，所述低密度材料包括纯铝、铝合金、纯镁、镁合金中的任意一种；
将所述抗变形材料及所述低密度材料的表面进行预处理，去除氧化层；
将预处理后的两层所述抗变形材料及一层所述低密度材料之间通过压合以物理锚栓效应和金属键结合在一起，得到三层复合材料。
16.根据权利要求15所述的轻量化高强度的复合材料的制备方法，其特征在于，所述压合方式包括热轧、冷轧或扩散焊接中的任意一种。
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