本發明涉及金屬材料制備，尤其涉及一種液壓作動器殼體及其制備方法。

背景技術：

1、深海液壓作動器作為深海作業及海洋探測的核心傳動組件，不僅需要承受高壓、高溫、高濕等惡劣條件，還需應對海水腐蝕與機械振動的雙重挑戰。為了確保裝備在深海高靜水壓下的生存能力，海洋裝備殼體必須具備出色的抗壓性能。同時，為了拓寬應用范圍，這些殼體還需在力聲電磁等復雜多物理場耦合作用下具備多種功能。

2、雙金屬復合材料和雙金屬復合板通過結合兩種不同金屬元素的優點，具有輕質高強、耐腐蝕、抗疲勞、抗沖擊等獨特性能，在航空航天、船舶制造、石油化工等領域得到了廣泛應用。然而，其高密度、高剛性和堅固的物理特性導致聲波在接觸其表面時更傾向于反射而非吸收，特別是在高頻聲波的吸收方面存在困難。此外，復合結構內部的多層界面還可能導致聲波發生復雜的反射和折射，進一步削弱了其吸聲性能。

3、泡沫金屬則憑借其獨特的孔隙結構，在輕質、高強度、吸能減振、良好導熱和卓越聲學性能等方面展現出了顯著優勢。特別是在聲學領域，泡沫金屬的高效隔音與吸聲效果使其成為吸聲材料領域的新星。然而，泡沫金屬較低的強度限制了其承載能力和吸能特性。因此，通常采用泡沫金屬填充薄壁結構的方式來提高整體結構的穩定性、高強度和緩沖減振能力。然而，目前泡沫金屬復合材料主要以機械結合為主，難以滿足高強度、高穩定性和高耐腐蝕性的高標準要求。

4、因此，亟需一種液壓作動器殼體及其制備方法。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種液壓作動器殼體及其制備方法，用于提高液壓作動器殼體在深海作業及海洋探測過程中的抗壓能力、耐腐蝕能力以及減振降噪能力。

2、為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、第一方面，本發明提供一種液壓作動器殼體，包括泡沫金屬夾芯復合管、泡沫金屬夾芯法蘭以及泡沫金屬夾芯端蓋；

4、所述泡沫金屬夾芯復合管和所述泡沫金屬夾芯法蘭的一端相連，所述泡沫金屬夾芯端蓋與所述泡沫金屬夾芯法蘭的另一端相連；

5、所述泡沫金屬夾芯復合管包括由內至外依次設置的第一金屬管層、第一泡沫金屬層以及第二金屬管層；所述第一金屬管層、第一泡沫金屬層以及第二金屬管層之間的第一結合界面為冶金結合界面。

6、可選的，所述泡沫金屬夾芯法蘭為環形圓柱體結構，所述泡沫金屬夾芯端蓋為圓柱體結構，所述泡沫金屬夾芯法蘭的外徑與所述泡沫金屬夾芯端蓋的直徑相同，所述泡沫金屬夾芯法蘭的圓環面上沿圓周方向均勻設置有多個第一通孔，所述泡沫金屬夾芯端蓋的圓形面上設置有與所述第一通孔一一對應的多個第二通孔。

7、可選的，所述泡沫金屬夾芯端蓋和所述泡沫金屬夾芯法蘭是由泡沫金屬夾芯復合板切割得到的，所述泡沫金屬夾芯復合板由上至下依次包括第一波紋金屬層、第二泡沫金屬層以及第二波紋金屬層，所述第一波紋金屬層、第二波紋金屬層以及第二泡沫金屬層之間的結合界面為冶金結合的第二結合界面，所述第二結合界面為波紋界面。

8、與現有技術相比，本發明提供的一種液壓作動器殼體，包括泡沫金屬夾芯復合管、泡沫金屬夾芯法蘭以及泡沫金屬夾芯端蓋；泡沫金屬夾芯復合管包括由內至外依次設置的第一金屬管層、第一泡沫金屬層以及第二金屬管層；第一金屬管層、第一泡沫金屬層以及第二金屬管層之間的第一結合界面為冶金結合界面；本方案中的泡沫金屬夾芯復合管為泡沫金屬夾芯材料且各結構的結合界面為冶金結合界面，該泡沫金屬夾芯復合管材料具有高強度、高穩定性、高耐腐蝕性，且具備優異的吸聲減振性能，由此材料制備得到的液壓作動器殼體不僅具備輕質高強和優異的吸聲減振性能，還能在深海高壓、低溫、高鹽等極端環境中保持卓越的性能，從而滿足深海液壓作動器對高性能功能殼體材料的迫切需求。

9、第二方面，本發明提供一種液壓作動器殼體的制備方法，用于制備所述液壓作動器殼體，方法包括：

10、提供一管坯復合坯；所述管坯復合坯由內至外包括第一金屬管層、環形預制發泡坯以及第二金屬管層；

11、將所述管坯復合坯加熱至目標溫度，并通過對所述管坯復合坯擠壓成形，成形過程中使所述管坯復合坯各結構之間的第一接觸界面的溫度升高至預設溫度，所述預設溫度大于或等于所述環形預制發泡坯的熔點溫度，所述第一接觸界面重熔形成冶金結合的第一結合界面，得到目標復合管坯；所述目標溫度小于所述熔點溫度；

12、將所述目標復合管坯置于加熱爐中，使所述目標復合管坯的中間層發泡形成第一泡沫金屬層，得到泡沫金屬夾芯復合管；

13、將所述泡沫金屬夾芯復合管、泡沫金屬夾芯法蘭以及泡沫金屬夾芯端蓋進行組裝形成液壓作動器殼體。

14、可選的，所述目標溫度包括第一目標溫度和第二目標溫度；所述將所述管坯復合坯加熱至目標溫度，并通過對所述管坯復合坯擠壓成形，成形過程中使所述管坯復合坯各結構之間的第一接觸界面的溫度升高至預設溫度，所述預設溫度大于或等于所述環形預制發泡坯的熔點溫度，所述第一接觸界面重熔形成冶金結合的第一結合界面，得到目標復合管坯包括：

15、將所述管坯復合坯放入擠壓內模和擠壓外模形成的第一環形內腔內；

16、通過擠壓機固定所述擠壓外模，啟動設置在擠壓內模的第一感應加熱線圈將所述第一金屬管層加熱至第一目標溫度；啟動設置在擠壓外模的第二感應加熱線圈將所述第二金屬管層加熱至第二目標溫度；

17、通過壓頭推動所述擠壓內模的一端沿所述管坯復合坯的軸向運動，使所述管坯復合坯從所述第一環形內腔的擠出端擠出成形，且所述第一接觸界面在擠壓過程中溫度升高至預設溫度，所述預設溫度大于或等于所述熔點溫度，所述第一接觸界面重熔形成冶金結合的第一結合界面，得到目標復合管坯，所述擠出端用于對所述管坯復合坯施加徑向壓力。

18、可選的，所述將所述泡沫金屬夾芯復合管、泡沫金屬夾芯法蘭以及泡沫金屬夾芯端蓋進行組裝形成液壓作動器殼體之前還包括：

19、制備泡沫金屬夾芯法蘭和泡沫金屬夾芯端蓋；

20、所述制備泡沫金屬夾芯法蘭和泡沫金屬夾芯端蓋包括：

21、提供一復合板坯；所述復合板坯由上至下依次包括第一波紋金屬層、方形預制發泡坯以及第二波紋金屬層；所述第一波紋金屬層和所述第二波紋金屬層為單面為波紋界面的波紋金屬板；

22、對所述復合板坯進行加熱，將所述第一波紋金屬層加熱至第一目標溫度，將所述第二波紋金屬層加熱至第二目標溫度，得到異溫復合板坯；

23、對所述異溫復合板坯進行軋制處理，使第一波紋金屬層、方形預制發泡坯層以及第二波紋金屬層結合緊密，且變形過程中所述異溫復合板坯各結構之間的第二接觸界面的溫度升高至預設溫度，所述預設溫度大于或等于所述熔點溫度，所述第二接觸界面重熔形成冶金結合的第二結合界面，得到目標復合板；

24、將所述目標復合板置于溫度為第三目標溫度的加熱爐中保溫預設時間，使所述目標復合板的中間層發泡形成第二泡沫金屬層，得到泡沫金屬夾芯復合板；

25、按照預設尺寸對所述泡沫金屬夾芯復合板進行切割，得到兩個泡沫金屬夾芯法蘭和兩個泡沫金屬夾芯端蓋。

26、可選的，所述提供一復合板坯之前還包括：

27、制備復合板坯；

28、所述制備復合板坯包括：

29、提供兩個金屬板；

30、將第二發泡粉末放入方形模具，并對所述第二發泡粉末進行壓制，得到方形預制發泡坯；

31、采用波平軋機對兩個所述金屬板進行軋制，得到第一波紋金屬層和第二波紋金屬層；所述波平軋機的上輥為波紋輥，下輥為平輥；

32、將所述方形預制發泡坯放置到所述第一波紋金屬層和所述第二波紋金屬層之間進行組坯，得到復合板坯。

33、可選的，所述泡沫金屬夾芯復合管是通過擠壓工裝制備得到的，所述擠壓工裝包括：

34、擠壓內模，所述擠壓內模包括t型結構的內模缸體，所述內模缸體包括頭部和尾部，所述尾部設置有圓柱體內腔，所述圓柱體內腔中設置有第一感應加熱線圈，所述第一感應加熱線圈和所述圓柱體內腔之間設置有內模絕緣墊，所述圓柱體內腔遠離所述頭部的一端設置有內模端蓋，所述內模端蓋通過內模緊固螺釘與所述內模缸體相連，所述內模端蓋用于使所述圓柱體內腔形成封閉空間；

35、擠壓外模，所述擠壓外模內設置有第二感應加熱線圈，所述擠壓外模的內壁包括大徑段、斜坡段和小徑段，所述大徑段和所述小徑段之間通過所述斜坡段過渡連接，所述擠壓外模的大徑段與所述內模缸體的頭部配合套接，在所述擠壓外模的內壁與所述擠壓內模的尾部之間形成第一環形內腔，所述第一環形內腔中靠近所述小徑段的一端為擠出端；

36、擠壓機，用于夾持和固定所述擠壓外模的外壁；

37、壓頭，用于推動所述擠壓內模使所述管坯復合坯沿軸向運動，并從所述第一環形內腔的擠出端擠壓成形。

38、可選的，所述擠壓外模的主體為外模缸體，所述大徑段的內壁與外壁之間設置有第二環形內腔，所述第二環形內腔內設置有第二感應加熱線圈，所述第二感應加熱線圈與所述第二環形內腔通過外模絕緣墊隔開，所述第二環形內腔遠離小徑段的一端設置有外模端蓋，所述外模端蓋與所述外模缸體相連使所述第二環形內腔形成封閉空間。

39、可選的，所述提供一管坯復合坯之前還包括：

40、制備管坯復合坯；

41、所述制備管坯復合坯包括：

42、將金屬粉末、增黏劑和發泡劑粉末按預設比例混合得到發泡粉末；所述發泡粉末包括第一發泡粉末和第二發泡粉末；

43、將第一發泡粉末倒入由管坯成形外模和管坯成形內模組成第三環形內腔中，啟動管坯套裝模具的第一震蕩底座，使用環形壓頭將所述發泡粉末在所述第一震蕩底座震蕩過程中壓制成環形預制發泡坯；

44、將所述環形預制發泡坯放置在所述管坯復合坯的第一金屬管層和第二金屬管層之間的間隙中，得到管坯復合坯。

45、與現有技術相比，本發明提供的一種液壓作動器殼體的制備方法通過將管坯復合坯加熱至目標溫度，并通過對管坯復合坯擠壓成形，同時擠壓復合變形作用下的變形熱使管坯復合坯各結構之間的第一接觸界面的溫度升高至預設溫度，預設溫度大于或等于環形預制發泡坯的熔點溫度，第一接觸界面重熔形成冶金結合的第一結合界面，得到目標復合管坯，由于第一接觸界面的溫度是靠變形熱的作用下達到的預設溫度，因此溫度升高的不會特別多，可以實現第一接觸界面的溫度達到熔點溫度而未達到管坯復合坯中間層的發泡溫度，管坯復合坯的中間層在擠壓復合的過程中不會發泡，因此在擠壓的作用下管坯復合坯各結構之間結合更加緊密；之后再將目標復合管坯置于加熱爐中，令目標復合管坯的中間層發泡，從而得到泡沫金屬夾芯復合管。再將泡沫金屬夾芯復合管、泡沫金屬夾芯法蘭以及泡沫金屬夾芯端蓋進行組裝得到液壓作動器殼體。本方法通過在擠壓過程中使管坯復合坯的第一接觸界面重熔形成冶金結合，同時避免管坯復合坯的中間層的發泡坯料提前發泡，對發泡過程實現了精準控制，有效解決了現有難以實現泡沫金屬與基體金屬之間的緊密冶金結合的問題。通過本方法制備的泡沫金屬夾芯復合管材料具有高強度、高穩定性、高耐腐蝕性，且具備優異的吸聲減振性能，基于該材料制備得到的液壓作動器殼體不僅具備輕質高強和優異的吸聲減振性能，還能在深海高壓、低溫、高鹽等極端環境中保持卓越的性能，從而滿足深海液壓作動器對高性能功能殼體材料的迫切需求。