CN113547012B - 复合金属薄板微型阵列功能结构件及其成形方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了复合金属薄板微型阵列功能结构件及其成形方法及其装置，其解决了介观尺度下金属薄板的成形能力较差的技术问题，其设有由上到下堆叠连接设置的低强度金属薄板层、高强度金属薄板层，且其中至少有一层为面心立方金属；低强度金属薄板层为低强度、大厚度金属基底，高强度金属薄板层为高强度、小厚度金属基底；高强度金属薄板层的下表面设有多个向下的凸起，多个凸起形成阵列式结构分布，高强度金属薄板层的上表面设有多个凹槽，凹槽与凸起上下一一对应，低强度金属薄板层的下表面嵌在凹槽内，本发明还公开了一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形方法和成形装置，可广泛应用于金属薄板成形领域。

Description

复合金属薄板微型阵列功能结构件及其成形方法及其装置

技术领域

本申请属于金属薄板成形领域，具体涉及复合金属薄板微型阵列功能结构件及其成形方法及其装置。

背景技术

随着精密机械、电子工业等现代工业的高速发展，人们生产生活中对产品的要求日趋微型化、精细化、集成化；特别是在电子通讯、精密仪器、生物医疗、精细化工、燃料电池等领域，使具有微特征结构的薄板产品，如燃料电池极板、微散热器、微反应器等得到广泛应用，也因此对其制造工艺提出了更高的要求。

目前，由于金属薄板的厚度特征尺寸小于一定程度时，其力学性能会异于宏观条件，且介观尺度下金属薄板的成形能力要弱于宏观，并且高强度金属由于其强度太高，成形困难；而低强度金属由于其强度太低，综合力学性能无法达到使用标准。该问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种复合金属薄板微型阵列功能结构件及其成形方法及其成形装置，提高介观尺度下金属薄板的成形能力。

为此，本发明提供一种复合金属薄板微型阵列功能结构件，其设有低强度金属薄板层、高强度金属薄板层，低强度金属薄板层、高强度金属薄板层由上到下堆叠连接设置；低强度金属薄板层、高强度金属薄板层中至少有一层为面心立方金属；低强度金属薄板层为低强度、大厚度金属基底，高强度金属薄板层为高强度、小厚度金属基底；上述高强度与低强度金属薄板的强度、大厚度与小厚度金属薄板的厚度分别指的是相对强度、相对厚度，其中低强度金属薄板层、高强度金属薄板层的厚度可处于毫米、微米尺度。高强度金属薄板层的下表面设有多个向下的凸起，多个凸起形成阵列式结构分布，高强度金属薄板层的上表面设有多个凹槽，凹槽与凸起上下一一对应，低强度金属薄板层的下表面嵌在凹槽内，形成芯部。

优选的，低强度金属薄板层为铝层或铝合金层，高强度金属薄板层为铜层或铜合金层。

优选的，凸起为梯台形或圆台形结构。

本发明提供一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形方法，其包括如下步骤：

材料选取：分别选取低强度金属薄板、高强度金属薄板，低强度金属薄板、高强度金属薄板中至少有一种金属薄板为面心立方金属；低强度金属薄板的厚度大于高强度金属薄板的厚度；

材料预处理：分别将高强度金属薄板的下表面和低强度金属薄板的上表面进行润滑处理；

冲压成形：在超低温环境下，将低强度金属薄板和高强度金属薄板放置在冲压成形用模具内冲压成形，其中冲压成形用模具设有下模具、上模具；在合模前，分别将高强度金属薄板、低强度金属薄板由下至上叠放在下模具上；在合模过程中，令上模具向下运动挤压低强度金属薄板，使低强度金属薄板发生塑性变形，迫使高强度金属薄板发生塑性变形、贴膜，得到复合金属薄板微型阵列功能结构件。

优选的，材料预处理还包括：在润滑处理之前，分别将低强度金属薄板、高强度金属薄板的表层的氧化层去除。

优选的，材料预处理还包括：将高强度金属薄板的上表面与低强度金属薄板的下表面使用砂纸等工具进行打磨处理。

优选的，其还包括后续精加工：将得到的复合金属薄板微型阵列功能结构件精密切割、清洗。

优选的，其还包括后续精加工：去除金属朝模腔四周流动后形成的毛刺。

本发明提供一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形装置，其特征在于，其包括制冷剂容纳桶体、模盖、凹模座、刚性凹模、刚性冲头，制冷剂容纳桶体为上部敞口的筒状结构，制冷剂容纳桶体的筒壁开设有制冷剂进出口；模盖适配封盖在制冷剂容纳桶体的上部敞口处，且与制冷剂容纳桶体形成第一制冷剂容纳腔，第一制冷剂容纳腔分别与制冷剂进出口相连通；凹模座设置在第一制冷剂容纳腔内，凹模座上开设有安装凹槽，安装凹槽内设置刚性凹模，刚性凹模的上表面开设有多个凹坑，多个凹坑形成阵列式结构分布；刚性凹模的上方设有刚性冲头，刚性冲头的底面、刚性凹模的上表面、及安装凹槽的内壁三者之间围成金属复合板成形腔，刚性冲头的顶部向上穿过模盖并伸出。

优选的，凹模座还设有第二制冷剂容纳腔、第一制冷剂通道和第二制冷剂通道，第二制冷剂容纳腔与安装凹槽相连通，第二制冷剂容纳腔分别通过第一制冷剂通道、第二制冷剂通道与第一制冷剂容纳腔相连通。

优选的，安装凹槽的上端开口处开设有外台阶孔，外台阶孔的底面与刚性凹模的上表面相平齐，外台阶孔内设有防爆圈，刚性冲头的底面、刚性凹模的上表面、防爆圈的内环壁之间围成金属复合板成形腔。

优选的，第一制冷剂容纳腔的底部设有凸台，凹模座的底部设有多个支腿，多个支腿的内侧形成适配凸台的空间；凹模座的底部形成便于将刚性凹模从凹模座内顶出的连通孔道，连通孔道与安装凹槽相连通。

优选的，其还设有石棉保温层，制冷剂容纳桶体和模盖的外壁覆盖包裹石棉保温层。

本发明的有益效果是：本发明提供一种复合金属薄板微型阵列功能结构件及其成形方法及其装置，原理创新强，模具结构简便，操作方便，实用性好，成形的微型构件几何与形状精度高，同时具备两种金属薄板的优良性能。

首先，在成形过程中，低强度金属薄板在成形过程中的应力状态为三向压应力，三向压应力有助于愈合在变形过程中产生的微裂纹，提高其塑性成形能力，并且低强度金属薄板的塑性流动产生的摩擦力是下部高强度金属薄板的塑性流动助力，有助于其塑性流动的发生。

其次，在超低温条件下两种金属薄板的均匀塑性变形能力提高，表面粗糙度相较于室温条件下成形的降低，且成形后的结构件力学性能要优于室温，并且在变形过程中，两种金属薄板表面破裂，裸露出全新的金属表面而相互接触，表面层原子相互扩散结合，两种金属薄板在变形过程中结合在一起，最终得到具备两种金属优良性能、表面质量高、尺寸与形状精度高的微型功能阵列结构件。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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为本申请复合金属薄板微型阵列功能结构件的结构示意图；

图2为图1所示的剖视图的结构示意图；

图3为本申请复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形装置的结构示意图（内装有低强度金属薄板层、高强度金属薄板层）；

图4为图3所示的俯视图的结构示意图；

图5为图4所示的A-A剖视图的结构示意图；

图6为图4所示的B-B剖视图的结构示意图；

图7为钢性凹模的结构示意图；

图8是凹模座的结构示意图；

图9是图3所示的去除石棉保温层后的爆炸图的结构示意图。

图中标记：1.低强度金属薄板层，2.高强度金属薄板层，3.凸起，4.凹槽，5.芯部，6.低强度金属薄板，7.高强度金属薄板，8.制冷剂容纳桶体，9.模盖，10.凹模座，11.刚性凹模，12.刚性冲头，13.制冷剂进出口，14.第一制冷剂容纳腔，15.安装凹槽，16.凹坑，17.金属复合板成形腔，18.第二制冷剂容纳腔，19.第一制冷剂通道，20.第二制冷剂通道，21.外台阶孔，22.防爆圈，23.凸台，24.支腿，25.连通孔道, 26.石棉保温层，27.通孔，28.楔形凹槽。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。本申请中所使用的方法如无特殊规定，均为常规的方法；所使用的原料和装置，如无特殊规定，均为常规的市售产品。

实施例1

由图1、图2所示，本发明提供一种复合金属薄板微型阵列功能结构件，其设有低强度金属薄板层1、高强度金属薄板层2，低强度金属薄板层1、高强度金属薄板层2由上到下堆叠连接设置。低强度金属薄板层1、高强度金属薄板层2中至少有一层为面心立方金属。低强度金属薄板层1为低强度、大厚度金属基底，高强度金属薄板层2为高强度、小厚度金属基底；本实施例选用低强度金属薄板层1为铝层，高强度金属薄板层2为铜层。高强度金属薄板层2的下表面设有多个向下的凸起3，用于增加比表面积，提高构件的换热能力；凸起3可以为梯台形或圆台形结构，其结构简单，制造方便，实用性好。多个凸起3形成阵列式结构分布，高强度金属薄板层2的上表面设有多个凹槽4，凹槽4与凸起3上下一一对应，低强度金属薄板层1的下表面嵌在凹槽4内，形成芯部5，增大低强度金属薄板层1与高强度金属薄板层2相结合面积，使连接更加牢固。

凸起3可设置为微米尺度，低强度金属薄板层、高强度金属薄板层的厚度可设置为微米尺度，也可设置为毫米尺度，处于介观尺度下。

低强度金属薄板层1还可以为铝合金层等，高强度金属薄板层2还可以为铜合金层。

低强度金属薄板层1、高强度金属薄板层2均是金属薄板层，有关金属薄板层的选用，是根据所选用的金属薄板的强度相比较，来定义是低强度金属薄板层1，还是高强度金属薄板层2，金属薄板层可以为铝层、铝合金层、铜层、铜合金层、镁层、镁合金层、镍层、镍合金层、不锈钢层等，其中可以包括高熵合金层，在此不一一列举，只要满足低强度金属薄板层1、高强度金属薄板层2中至少有一层为面心立方金属即可，高强度金属薄板层2最好为面心立方金属，因为高强度金属的变形为拉延变形，介观尺度下其塑性变形能力较低，超低温条件的增强增塑效果较为明显。

通常复合金属薄板微型阵列功能结构件所采用的两种厚度的金属薄板其尺寸相同；也可以按照生产实际情况，高强度金属薄板7的尺寸大于低强度金属薄板6的尺寸。

复合金属薄板微型阵列功能结构件的梯台形或圆台形组成的阵列微结构，其在横向与纵向间可以以1mm的间隔隔开，且其以为8*8的矩形阵列排布方式，其梯台或圆台阵列微结构的直边有半径为0.2mm的圆角。

复合金属薄板微型阵列功能结构件具体的形状、尺寸、以及凸起3阵列结构的排列方式可以根据需求进行设计，尺寸并不固定。

实施例2

本发明提供一种制备实施例1所述的复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形方法，其包括如下步骤：

材料选取：分别选取低强度金属薄板6、高强度金属薄板7，确保低强度金属薄板6、高强度金属薄板7中至少有一种金属薄板为面心立方金属；本实施例选用低强度金属薄板6为铝板，高强度金属薄板7为铜板，低强度金属薄板6的厚度大于高强度金属薄板7的厚度，本实施例低强度金属薄板6的厚度是高强度金属薄板7的厚度的2倍；有助于降低成形阻力以及提高材料贴膜能力，从而提高成形件的形状与尺寸精度。

材料准备：分别对低强度金属薄板6、高强度金属薄板7形状尺寸进行加工，使高强度金属薄板7的尺寸大于低强度金属薄板6的尺寸，并去除加工毛刺。

材料预处理：采用现有机械方法分别将低强度金属薄板6、高强度金属薄板7的表层的氧化层去除，采用现有化学方法也可以。然后，将高强度金属薄板7的下表面和低强度金属薄板6的上表面进行润滑处理。最后，将高强度金属薄板7的上表面与低强度金属薄板6的下表面使用砂纸等工具打磨，将新鲜金属露出，提高其表面粗糙度，有助于两种金属薄板在成形过程中的界面结合。

冲压成形微拉深与微挤压复合：在超低温环境下，将低强度金属薄板6和高强度金属薄板7放置在冲压成形用模具内冲压成形，其中冲压成形用模具设有下模具、上模具；在合模过程中，上模具向下运动挤压低强度金属薄板6，使低强度金属薄板6发生塑性变形，迫使高强度金属薄板7发生塑性变形、贴膜，得到复合金属薄板微型阵列功能结构件。

后续精加工：去除成形过程中金属朝模腔四周流动后形成的毛刺，以及根据使用条件以及对于阵列微结构的数量以及微结构件形状尺寸要求进行精密切割，而后对微型阵列功能结构件进行清洗，得到在不同场景下应用的复合金属薄板微型阵列功能结构件。

本发明选取的低强度金属薄板6的厚度大于高强度金属薄板7的厚度即可。

作为优选，选取的低强度金属薄板6的厚度可以是高强度金属薄板7的厚度的10倍以上，且最好低强度金属薄板6的强度明显低于高强度金属薄板7的强度。有助于进一步降低成形阻力以及提高材料贴膜能力，从而进一步提高成形件的形状与尺寸精度。

本发明可以选用液氮作为制冷剂，使冲压成形维持在超低温环境中，液氮是惰性的、无色、无臭、无腐蚀性，不可燃，温度极低，是优良的制冷剂。

低强度金属薄板6还可以为铝合金板等，高强度金属薄板7还可以为铜合金板等。

低强度金属薄板6、高强度金属薄板7均是金属薄板，有关金属薄板的选用，是根据所选用的金属薄板的强度相比较，来定义是低强度金属薄板6，还是高强度金属薄板7，金属薄板可以为铝板、铝合金板、铜板、铜合金板、镁板、镁合金板、镍板、镍合金板、不锈钢板等，其中也包括高熵合金板，在此不一一列举。只要满足低强度金属薄板6、高强度金属薄板7中至少有一种金属薄板为面心立方金属即可。

复合金属薄板微型阵列功能结构件可以作为散热器件，最好从铝板、铝合金板、铜板、铜合金板中选取低强度金属薄板6和高强度金属薄板7通过上述成形方法来制备产品。

由双金属薄板复合成形工艺成形出的复合金属薄板微型阵列功能结构件，可以将两种金属优良的特点有效结合，最终成形出具有综合性能优良、加工成本低的复合金属薄板微型阵列功能结构件。

本发明按照高强度金属薄板7在下，低强度金属薄板6在上的放置顺序，放置在冲压成形用模具内，其中低强度金属薄板6、高强度金属薄板7中至少有一种金属薄板为面心立方金属。在超低温条件下，面心立方金属其强度、塑性变形能力以及其均匀塑性变形能力均得到提高，并且采用低强度金属薄板6作为成形软模，其在成形过程中受三向压应力，三向压应力有助于愈合在变形过程中产生的微裂纹，提高其塑性成形能力，并且低强度金属薄板6的塑性流动将促进下部高强度金属薄板7的塑性流动，有助于其塑性流动的发生。并且，超低温条件下，金属材料的均匀塑性变形能力与其表面质量均会的得到提高。

本发明提供一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形方法，具有工序少、流程短、成本低、操作方便、产品质量稳定、产品的一致性好、综合力学性能好的特点，适合批量生产；所生产的复合金属薄板微型阵列功能结构件，其表层金属强度高，芯部5金属密度低，扩大了该结构件的应用范围，克服介观尺度下金属薄板成形能力降低，通过超低温与金属软模的双重提高效果，得到变形程度大、塑性变形均匀、形状与几何精度高、表面质量高、具备两种金属优良的综合力学性能。

本发明作为在超低温环境下的微挤压与微拉深复合成形，适用于两种或两种以上的薄板金属的成形，其几何尺寸与阵列微结构的尺寸可更具实际需要进行调整。其中金属薄板的选择应主要遵循两个方面：一方面，至少有一种金属为面心立方金属；另一方面，成形所需的金属薄板应具有强度差别（最好差别较为明显），且由上至下，其强度逐渐增大。

实施例2可以采用现有成型装置冲压成形，也可以采用本发明实施例3的成形装置。

实施例3

由图3-图9所示，本发明提供一种制备实施例1所述的复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形装置，其包括制冷剂容纳桶体8、模盖9、凹模座10、冲压成形用模具，制冷剂容纳桶体8为上部敞口的筒状结构，制冷剂容纳桶体8的筒壁分别开设有制冷剂进出口13，以便在实验过程中补充制冷剂保持实验温度恒定。模盖9适配封盖在制冷剂容纳桶体8的上部敞口处，且与制冷剂容纳桶体8形成第一制冷剂容纳腔14，第一制冷剂容纳腔14分别与制冷剂进出口13相连通；设置模盖9防止实验过程中制冷剂飞溅以及保证实验所需温度。冲压成形用模具设有下模具、上模具，下模具为刚性凹模11，上模具为刚性冲头12；凹模座10设置在第一制冷剂容纳腔14内，凹模座10上开设有安装凹槽15，安装凹槽15内设置刚性凹模11，刚性凹模11的上表面开设有多个凹坑16，多个凹坑16形成阵列式结构分布，用于成形所需特征结构的复合金属薄板微型阵列功能结构件，将板材成形为所需的几何形状。刚性凹模11的上方设有刚性冲头12，刚性冲头12的底面、刚性凹模11的上表面、及安装凹槽15的内壁三者之间围成金属复合板成形腔17，刚性冲头12的顶部向上穿过模盖9并伸出。

在合模前，先将高强度金属薄板7放在刚性凹模11上，再将低强度金属薄板6叠放在高强度金属薄板7上，最后将刚性冲头12的一端置于低强度金属薄板6上，盖上模盖9。然后通过制冷剂进出口13向制冷剂容纳桶体8内部通入制冷剂，对冲压成形用模具整体进行降温，保证成形过程中所需的超低温环境。完成准备工作后，刚性冲头12受压向下运动，挤压低强度金属薄板6向下发生塑性流动，最终迫使高强度金属薄板7发生塑性变形，低强度金属薄板6与高强度金属薄板7之间的表面破裂，裸露出全新的金属表面而相互接触，在压力作用下，发生原子扩散、结合，形成结合界面，随着刚性冲头12的持续下压，低强度金属薄板6与高强度金属薄板7结合更加牢固，且与刚性凹模11的贴膜程度达到极限，最终得到所需复合金属薄板微型阵列功能结构件。

作为优选的实施例，由图5、图6所示，凹模座10还设有第二制冷剂容纳腔18、第一制冷剂通道19和第二制冷剂通道20，第二制冷剂容纳腔18与安装凹槽15相连通，第二制冷剂容纳腔18分别通过第一制冷剂通道19、第二制冷剂通道20与第一制冷剂容纳腔14相连通；第一制冷剂容纳腔14内的制冷剂通过第一制冷剂通道19和第二制冷剂通道20流入第二制冷剂容纳腔18内，快速降低设置在安装凹槽15内的刚性凹模11成形区域的整体温度，维持成形区域稳定的超低温环境，在成形过程中，保证刚性凹模11始终处于超低温环境的制冷剂中。

作为优选的实施例，由图5、图6所示，第二制冷剂容纳腔18为环形腔，环绕连通在安装凹槽15的外围，刚性凹模11适配安装在安装凹槽15内，进入第二制冷剂容纳腔18内的制冷剂在周向上快速降低刚性凹模11成形区域的整体温度。

作为优选的实施例，由图5、图6所示，安装凹槽15的上端开口处开设有外台阶孔21，外台阶孔21的底面与刚性凹模11的上表面相平齐，外台阶孔21内设有防爆圈22，刚性冲头12的底面、刚性凹模11的上表面、防爆圈22的内环壁之间围成金属复合板成形腔17，在合模前，先将高强度金属薄板7放在刚性凹模11上，然后将防爆圈22放置于高强度金属薄板7上，再将低强度金属薄板6置于防爆圈22的内环内，且叠放在高强度金属薄板7上，最后将刚性冲头12的一端置于防爆圈22的内环内，且置于低强度金属薄板6上。在合模过程中，刚性冲头12向下运动在防爆圈22的内环内挤压低强度金属薄板6，设置防爆圈22其主要作用为：防止低强度金属薄板6在成形过程中成形阻力过大，向两边流动，导致凹模座10的侧壁受力过大，胀裂，发生碎片飞溅。

作为进一步优选的实施例，由图5、图6所示，高强度金属薄板7与凹模座10的外台阶孔21为小间隙配合，便于实验前后试样的安装与拆卸；考虑到热胀冷缩现象，配合间隙可设定为0.1mm。

作为进一步优选的实施例，由图5、图6所示，防爆圈22的周向外壁与凹模座10的外台阶孔21为小间隙配合，便于防爆圈22的安装与拆卸，提高实验效率；考虑到热胀冷缩现象，配合间隙可设定为0.1mm。

作为进一步优选的实施例，由图5、图6所示，低强度金属薄板6与防爆圈22的内壁为小间隙配合，便于实验前后试样的安装与拆卸，考虑到热胀冷缩现象，配合间隙可设定为0.1mm；其次，有助于材料在主要变形区(刚性凹模11的垂直投影区)充分流动，提高成形效率，降低成形阻力。

作为进一步优选的实施例，由图5、图6所示，刚性冲头12的一端向下深入到防爆圈22的内环内，且置于低强度金属薄板6的上表面，其中，刚性冲头12与防爆圈22的内壁为小间隙配合，考虑到热胀冷缩现象，配合间隙可设定为0.1mm；刚性冲头12的一端在防爆圈22内置于一定的深度，便于实验初期定位以及便于防爆圈22在刚性冲头12向下运动过程中起到导向的作用。

作为优选的实施例，由图5、图6所示，刚性凹模11设置在安装凹槽15内，且与安装凹槽15的周向侧壁为小间隙配合，便于实验前后安装凹槽15的安装与拆卸；考虑到热胀冷缩现象，配合间隙可设定为0.1mm。

作为优选的实施例，由图7所示，刚性凹模11上开有具有几何特征尺寸的凹坑16，凹坑16排列方式为8*8的矩形阵列排布。刚性凹模11的特征几何形状的凹坑16的直边都倒有圆角，有助于降低成形过程中的高强度金属薄板7在该处的应力集中，发生颈缩，其次提高高强度金属薄板7在凹坑16底部的贴模性。凹坑16的底部倒有圆角，便于金属薄板的贴膜，提高成形精度，降低成形载荷。

作为优选的实施例，由图7所示，刚性凹模11上表面的凹坑16呈梯台形或圆台形组成的阵列微结构，凹坑16在横向与纵向间可以以1mm的间隔隔开，且其以为8*8的矩形阵列排布方式，分布在边长为2.1mm的正方形刚性凹模11上；凹坑16的底部倒有半径为0.2mm的圆角。

作为优选的实施例，由图5、图6所示，第一制冷剂容纳腔14的底部设有凸台23，凹模座10的底部设有多个支腿24，在实验过程中起到承力的作用，用于支撑凹模座10，减小凹模座10占用的空间；多个支腿24的内表面形成适配凸台23的空间，便于凹模座10在制冷剂容纳腔内的定位。进一步的，凸台23为圆形凸台23，四个支腿24的内表面为一圆柱面的一部分，该圆柱面的直径与圆形凸台23的直径相差很小，保证了凹模座10与圆形凸台23之间为小间隙配合。

作为优选的实施例，由图5、图6所示，凹模座10的底部形成便于将刚性凹模11从安装凹槽15内顶出的连通孔道25，连通孔道25与安装凹槽15相连通，便于实验结束后，从第一制冷剂容纳腔14内取出凹模座10后，使用工具从底部插入连通孔道25，将刚性凹模11连同复合金属薄板微型阵列功能结构件顶出。

作为优选的实施例，由图3-图6所示，本发明还设有石棉保温层26，制冷剂容纳桶体8和模盖9的外壁覆盖包裹石棉保温层26，用于降低制冷剂容纳桶体8的内部与外界环境的热交换，维持实验过程中的恒定超低温环境且降低制冷剂损耗，保持实验温度恒定，减少制冷剂消耗，降低实验成本。进一步的，石棉保温层26的侧面分别开有与制冷剂进出口13相连通的通孔27，便于在试验过程中补充液氨，用于维持实验过程中恒定的超低温环境。

作为优选的实施例，由图5、图6所示，模盖9下半部的圆台与制冷剂容纳桶内部为间隙配合；进一步的，模盖9上表面开设有两个楔形凹槽28，便于实验前后的模盖9的拆装。

作为优选的实施例，制冷剂为液氮，液氮是惰性的、无色、无臭、无腐蚀性，不可燃，温度极低，是优良的制冷剂，在常压下，液氮温度为-196 ℃。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形方法，其特征在于，其包括如下步骤：

材料选取：分别选取低强度金属薄板（6）、高强度金属薄板（7），所述低强度金属薄板（6）、所述高强度金属薄板（7）中至少有一种金属薄板为面心立方金属；所述低强度金属薄板（6）的厚度大于所述高强度金属薄板（7）的厚度；

材料预处理：分别将所述高强度金属薄板（7）的下表面和所述低强度金属薄板（6）的上表面进行润滑处理；

冲压成形：在超低温环境下，将所述低强度金属薄板（6）和所述高强度金属薄板（7）放置在冲压成形用模具内冲压成形，其中所述冲压成形用模具设有下模具、上模具；在合模前，分别将所述高强度金属薄板（7）、所述低强度金属薄板（6）由下至上叠放在所述下模具上；在合模过程中，令上模具向下运动挤压所述低强度金属薄板（6），使所述低强度金属薄板（6）发生塑性变形，迫使所述高强度金属薄板（7）发生塑性变形、贴膜，得到所述复合金属薄板微型阵列功能结构件。

2.根据权利要求1所述的一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形方法，其特征在于，所述材料预处理还包括：在所述润滑处理之前，分别将所述低强度金属薄板（6）、所述高强度金属薄板（7）的表层的氧化层去除。

3.根据权利要求1所述的一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形方法，其特征在于，其还包括后续精加工：将得到的所述复合金属薄板微型阵列功能结构件精密切割、清洗。

4.一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形装置，其特征在于，其包括制冷剂容纳桶体（8）、模盖（9）、凹模座（10）、刚性凹模（11）、刚性冲头（12），所述制冷剂容纳桶体（8）为上部敞口的筒状结构，所述制冷剂容纳桶体（8）的筒壁开设有制冷剂进出口（13）；所述模盖（9）适配封盖在所述制冷剂容纳桶体（8）的上部敞口处，且与所述制冷剂容纳桶体（8）形成第一制冷剂容纳腔（14），所述第一制冷剂容纳腔（14）分别与所述制冷剂进出口（13）相连通；所述凹模座（10）设置在所述第一制冷剂容纳腔（14）内，所述凹模座（10）上开设有安装凹槽（15），所述安装凹槽（15）内设置所述刚性凹模（11），所述刚性凹模（11）的上表面开设有多个凹坑（16），多个所述凹坑（16）形成阵列式结构分布；所述刚性凹模（11）的上方设有所述刚性冲头（12），所述刚性冲头（12）的底面、所述刚性凹模（11）的上表面、及所述安装凹槽（15）的内壁三者之间围成金属复合板成形腔（17），所述刚性冲头（12）的顶部向上穿过所述模盖（9）并伸出。

5.根据权利要求4所述的一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形装置，其特征在于，所述凹模座（10）还设有第二制冷剂容纳腔（18）、第一制冷剂通道（19）和第二制冷剂通道（20），所述第二制冷剂容纳腔（18）与所述安装凹槽（15）相连通，所述第二制冷剂容纳腔（18）分别通过所述第一制冷剂通道（19）、所述第二制冷剂通道（20）与所述第一制冷剂容纳腔（14）相连通。

6.根据权利要求4所述的一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形装置，其特征在于，所述安装凹槽（15）的上端开口处开设有外台阶孔（21），所述外台阶孔（21）的底面与所述刚性凹模（11）的上表面相平齐，所述外台阶孔（21）内设有防爆圈（22），所述刚性冲头（12）的底面、所述刚性凹模（11）的上表面、所述防爆圈（22）的内环壁之间围成所述金属复合板成形腔（17）。

7.根据权利要求4所述的一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形装置，其特征在于，所述第一制冷剂容纳腔（14）的底部设有凸台（23），所述凹模座（10）的底部设有多个支腿（24），多个所述支腿（24）的内侧形成适配所述凸台（23）的空间；所述凹模座（10）的底部形成便于将所述刚性凹模（11）从所述凹模座（10）内顶出的连通孔道（25），所述连通孔道（25）与所述安装凹槽（15）相连通。

8.根据权利要求4所述的一种复合金属薄板微型阵列功能结构件的成形装置，其特征在于，其还设有石棉保温层（26），所述制冷剂容纳桶体（8）和所述模盖（9）的外壁覆盖包裹所述石棉保温层（26）。

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