相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

本申請(qǐng)要求2014年12月16日提交的名稱為“具有桁架芯體的彎曲高溫合金夾層板和制造方法(curvedhightemperaturealloysandwichpanelwithatrusscoreandfabricationmethod)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/092,750號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容以引入的方式并入本文中，并且本申請(qǐng)還要求2015年12月1日提交的名稱為“空心四面體桁架芯體的機(jī)械性能(mechanicalperformanceofhollowtetrahedraltrusscores)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/261,492號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容也以引入的方式并入本文中。

本申請(qǐng)還與美國(guó)專利第7,382,959號(hào)(“'959專利”)相關(guān)，并且以全文引用的方式并有所述專利，如同充分闡述一般。

關(guān)于由聯(lián)邦政府贊助的研究或開發(fā)的聲明

本發(fā)明在美國(guó)政府支持下，按照由darpadso授予的合同號(hào)w91crb-10-c-0305進(jìn)行。美國(guó)政府擁有本發(fā)明的某些權(quán)利。

本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面涉及復(fù)合結(jié)構(gòu)，并且更確切地說(shuō)涉及輕型耐熱性?shī)A層結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

能夠承受高溫的輕型夾層結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和芯體材料具有多種應(yīng)用，包括高速飛機(jī)的大面積熱保護(hù)系統(tǒng)(acreagethermalprotectionsystem)、飛機(jī)推進(jìn)應(yīng)用、能量吸收影響保護(hù)板和擋熱板。用于此類應(yīng)用的現(xiàn)有技術(shù)夾層芯體材料可能難以制造成彎曲形狀和具有足夠低密度。因此，需要可以容易地制造成彎曲形狀并且能夠承受高溫的低密度結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例包括一種具有復(fù)雜形狀和曲率的輕型夾層板結(jié)構(gòu)，和一種由可能難以使用現(xiàn)有技術(shù)方法加工成夾層板的高溫合金制造此類板的方法。提供在允許彎曲的同時(shí)提供高比強(qiáng)度和硬度的微桁架芯體結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，和用于沉積多層可以相互擴(kuò)散成復(fù)合合金的金屬的方法。實(shí)施例的另一個(gè)方面是，通過(guò)由聚合物模板制造板的芯體，可以克服對(duì)形狀和曲率的限制，并且通過(guò)涂布聚合物模板，可以實(shí)現(xiàn)新芯體材料和低密度。芯體架構(gòu)可以針對(duì)涂布工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)以例如克服視線限制并使由空心節(jié)點(diǎn)引入的弱點(diǎn)減到最少或減少。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種制品，其包括：芯體；和緊固到所述芯體上的兩個(gè)面板；所述芯體包括：沿第一方向延伸的多個(gè)空心第一桁架構(gòu)件；和沿第二方向延伸的多個(gè)空心第二桁架構(gòu)件；所述多個(gè)第一桁架構(gòu)件和所述多個(gè)第二桁架構(gòu)件的桁架構(gòu)件在多個(gè)空心節(jié)點(diǎn)處相互貫穿(interpenetrate)，所述空心節(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)都緊鄰并緊固到所述兩個(gè)面板中的一個(gè)上，所述多個(gè)第一桁架構(gòu)件和所述多個(gè)第二桁架構(gòu)件的桁架構(gòu)件中的每一個(gè)都滿足：外徑在0.1mm與5mm之間，長(zhǎng)度在3mm與50mm之間，并且壁厚在1微米與1000微米之間，其中空心節(jié)點(diǎn)被截?cái)?，以使得所述空心?jié)點(diǎn)的鞍點(diǎn)與其所緊鄰的面板間隔開的距離小于從所述空心節(jié)點(diǎn)延伸的空心桁架構(gòu)件外徑的二分之一。

在一個(gè)實(shí)施例中，制品包括空心節(jié)點(diǎn)的鞍點(diǎn)，其連接到所述空心節(jié)點(diǎn)緊鄰的面板。

在一個(gè)實(shí)施例中，制品包括空心第四桁架構(gòu)件，所述空心第四桁架構(gòu)件垂直于兩個(gè)面板并且在多個(gè)空心節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)處與多個(gè)第一桁架構(gòu)件和多個(gè)第二桁架構(gòu)件的桁架構(gòu)件中的一個(gè)相互貫穿。

在一個(gè)實(shí)施例中，芯體包括兩個(gè)交錯(cuò)的四面體結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)實(shí)施例中，制品包括選自由鎳、鈷、鐵和其組合組成的群組的物質(zhì)作為主要組分；包括鉻或nicr的第二涂層，所述第二涂層中cr的厚度為第一涂層厚度的10％-40％，鋁或nial的第三涂層，所述第三涂層中al的厚度為第一涂層厚度的10％-40％。

在一個(gè)實(shí)施例中，制品包括選自由以下組成的群組的物質(zhì)作為主要組分：mo、w、ta、ti和re以及其組合。

在一個(gè)實(shí)施例中，制品包括選自由以下組成的群組的物質(zhì)作為主要組分：si、c、b、zr、hf和y以及其組合。

在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)面板中的一個(gè)面板的曲率半徑在5cm與10m之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)面板中的一個(gè)面板的曲率半徑大于10m。

在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)面板中的一個(gè)面板具有處于所述面板上第一點(diǎn)處的第一曲率半徑和處于所述面板上第二點(diǎn)處的第二曲率半徑，并且所述第二曲率半徑與所述第一曲率半徑相差至少30％。

在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)面板中的第一面板具有處于第一點(diǎn)處的法線，并且一個(gè)或多個(gè)面板中的第二面板具有處于與所述第一點(diǎn)相對(duì)的第二點(diǎn)處的法線，其中第一法線與第二法線之間的角度小于175度。

在一個(gè)實(shí)施例中，將選自由扣接件、襯套、插入件和其組合組成的群組的特征嵌入于芯體和一個(gè)或多個(gè)面板中的一個(gè)面板中。

在一個(gè)實(shí)施例中，制品內(nèi)第一區(qū)中芯體的密度比制品內(nèi)第二區(qū)中芯體的密度大10％。

在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)第一桁架構(gòu)件和多個(gè)第二桁架構(gòu)件的桁架構(gòu)件中的一個(gè)桁架構(gòu)件具有選自由橢圓形、矩形和不規(guī)則形狀組成的群組的橫截面形狀。

在一個(gè)實(shí)施例中，制品包括：緊固到一個(gè)或多個(gè)面板中第一面板上的三個(gè)支座，所述三個(gè)支座中的每一個(gè)的長(zhǎng)度都在1cm與10cm之間；和與第一面板相鄰的隔熱材料。

在一個(gè)實(shí)施例中，制品在芯體內(nèi)包括輻射屏障。

在一個(gè)實(shí)施例中，制品在芯體內(nèi)包括隔熱材料。

在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)面板包括第一彎曲面板和第二彎曲面板；制品具有翼型形狀、飛行控制表面或前邊緣；多個(gè)第一桁架構(gòu)件和多個(gè)第二桁架構(gòu)件的桁架構(gòu)件中的每一個(gè)的壁厚都在30微米與500微米之間；所述壁厚在外徑的0.01與0.1倍之間；并且多個(gè)第一桁架構(gòu)件和多個(gè)第二桁架構(gòu)件的桁架構(gòu)件在多個(gè)空心節(jié)點(diǎn)處相互貫穿。

在一個(gè)實(shí)施例中，空心節(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)都緊鄰并緊固到一個(gè)或多個(gè)面板中的一個(gè)面板上。

在一個(gè)實(shí)施例中，制品在芯體中包括內(nèi)部板片，其中空心節(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)都緊鄰并緊固到：一個(gè)或多個(gè)面板中的一個(gè)面板，或內(nèi)部板片上。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種用于形成包括比0.5mm更薄的壁的結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括：形成聚合物模板；用包括金屬的第一涂層涂布所述模板；通過(guò)用第二涂層電鍍來(lái)涂布所述模板，所述第二涂層包括一種或多種選自由以下組成的群組的化學(xué)元素：ni、co、fe、cu、cr、zn、sn、pb、cd、ag、au、pd、pt、rh、mn和ir，所述第二涂層的組成與所述第一涂層的組成不同；去除所述聚合物模板以形成第一空心薄壁結(jié)構(gòu)；用包括一種或多種化學(xué)元素的第三涂層涂布所述第一空心薄壁結(jié)構(gòu)以形成第二空心薄壁結(jié)構(gòu)，執(zhí)行所述第二空心薄壁結(jié)構(gòu)的熱處理以形成第三空心薄壁結(jié)構(gòu)，執(zhí)行所述熱處理包括將所述空心結(jié)構(gòu)加熱到第一溫度并在第一時(shí)間間隔期間維持所述空心結(jié)構(gòu)溫度處于或高于所述第一溫度，選擇所述第一溫度和所述第一時(shí)間間隔以使得所述熱處理引起所述第一涂層的元素、所述第二涂層的元素和所述第三涂層的元素相互擴(kuò)散以形成包括一種或多種化學(xué)元素的單個(gè)連續(xù)層，所述連續(xù)層中每一化學(xué)元素的濃度在所述連續(xù)層內(nèi)變化小于10％。

在一個(gè)實(shí)施例中，模板的形成包括：形成多個(gè)第一桁架構(gòu)件，所述第一桁架構(gòu)件由多個(gè)第一自傳播聚合物波導(dǎo)界定并且沿著第一方向延伸；形成多個(gè)第二桁架構(gòu)件，所述第二桁架構(gòu)件由多個(gè)第二自傳播聚合物波導(dǎo)界定并且沿著第二方向延伸；以及形成多個(gè)第三桁架構(gòu)件，所述第三桁架構(gòu)件由多個(gè)第三自傳播聚合物波導(dǎo)界定并且沿著第三方向延伸。

在一個(gè)實(shí)施例中，模板的形成包括利用選自由以下組成的群組的動(dòng)作：立體光刻、三維(3d)印刷、增材制造和注射模制。

在一個(gè)實(shí)施例中，用第一涂層涂布模板的動(dòng)作包括利用選自由以下組成的群組的動(dòng)作：電鍍、無(wú)電鍍敷、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、噴霧涂布和其組合。

在一個(gè)實(shí)施例中，用第三涂層涂布第一空心薄壁結(jié)構(gòu)的動(dòng)作包括利用選自由以下組成的群組的動(dòng)作：鋁擴(kuò)散涂布、鉻擴(kuò)散涂布、鈦擴(kuò)散涂布和包滲(packcementation)。

在一個(gè)實(shí)施例中，模板的去除包括利用選自由以下組成的群組的動(dòng)作：堿蝕刻、酸蝕刻、等離子蝕刻、溶劑浴加工、熱分解和熔融。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一溫度是至少1100℃，并且第一時(shí)間間隔是至少24小時(shí)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括利用選自由以下組成的群組的動(dòng)作將兩個(gè)面板接合到第三空心薄壁結(jié)構(gòu)的頂部表面和底部表面上：釬焊、瞬時(shí)液體粘結(jié)、焊接和粘合劑粘結(jié)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括用第一子層使得模板導(dǎo)電；和將5到300微米厚的第二子層沉積在所述模板上，所述第二子層包括選自由鎳、鈷、鐵和其組合組成的群組的物質(zhì)作為主要組分，并且其中所述方法進(jìn)一步包括，在去除所述模板之后：利用選自由電鍍、化學(xué)氣相沉積和包滲組成的群組的動(dòng)作來(lái)沉積一層或多層鉻，達(dá)到組合厚度為第一層厚度的10％到40％；利用選自由電鍍、化學(xué)氣相沉積和包滲組成的群組的動(dòng)作來(lái)沉積一層或多層鋁，達(dá)到組合厚度為第一層厚度的10％到40％；沉積包括選自由mo、w、ta、ti和re以及其組合組成的群組的物質(zhì)作為主要組分的層，達(dá)到厚度為第一層厚度的1％到15％；以及沉積包括選自由si、c、b、zr、hf、y和其組合組成的群組的物質(zhì)作為主要組分的層，達(dá)到厚度小于第一層厚度的2％。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一涂層是金屬的并使得模板導(dǎo)電，并且第二涂層包括濃度為10到70重量％(wt.％)的鈷和錸的組合作為主要組分；用第二涂層涂布模板包括利用電鍍；第三涂層包括選自由鉻、鎳、鋁、鉭、硅和其組合組成的群組的物質(zhì)作為主要組分；并且用第三涂層涂布模板包括利用選自由電鍍、化學(xué)氣相沉積和包滲組成的群組的動(dòng)作。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括，用第一子層使得模板導(dǎo)電；和將5到300微米厚的第二子層沉積在所述模板上，所述第二子層包括選自由鎳、鈷、鐵和其組合組成的群組的物質(zhì)作為主要組分；并且用第三涂層涂布包括利用選自由陰極電弧沉積、直流電(dc)偏置場(chǎng)陰極電弧物理氣相沉積和等離子增強(qiáng)型磁控濺鍍組成的群組的動(dòng)作來(lái)沉積金屬合金。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括用選擇性蝕刻來(lái)去除第一和第二涂層。

附圖說(shuō)明

結(jié)合附圖描述特征、方面和實(shí)施例，其中：

圖1是用于形成根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的芯體模板的系統(tǒng)的示意圖；

圖2a-2i是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的夾層結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖；

圖3a是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的桁架芯體的透視圖；

圖3b是圖3a的桁架芯體的放大透視圖；

圖3c是圖3a的桁架芯體的俯視圖；

圖3d是圖3a的桁架芯體的正視圖；

圖3e是使用圖3a桁架芯體的夾層的透視圖；

圖4a是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的桁架芯體的透視圖；

圖4b是圖4a的桁架芯體的俯視圖；

圖4c是圖4a的桁架芯體的正視圖；

圖5a是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的彎曲桁架芯體的透視圖；

圖5b是使用圖5a桁架芯體的夾層的透視圖；

圖5c是圖5a桁架芯體的桁架構(gòu)件橫截面的顯微照片；

圖6是用于制造根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的夾層板的方法的說(shuō)明性流程圖；

圖7a-7d是展示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沉積層的分層圖；

圖8是現(xiàn)有技術(shù)材料和本發(fā)明實(shí)施例的強(qiáng)度隨密度而變化的圖表；

圖9是用于形成根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有額外特征的芯體模板的系統(tǒng)的示意圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的支座上的夾層結(jié)構(gòu)的橫截面圖；

圖11是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的桁架芯體的透視圖；

圖12是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的桁架芯體的示意性橫截面圖；

圖13是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的夾層的示意性橫截面圖；

圖14a是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的桁架芯體的示意性橫截面圖；

圖14b是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的桁架芯體的示意性橫截面圖；

圖15是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)部分重疊的桁架芯體的俯視照片；

圖16a是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于推進(jìn)器的聚合物模板的透視照片；并且

圖16b是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的推進(jìn)器的透視照片。

具體實(shí)施方式

下文與附圖結(jié)合闡述的實(shí)施方式打算作為根據(jù)本發(fā)明提供的具有桁架芯體的彎曲高溫合金夾層板和制造方法的示例性實(shí)施例描述，并且不打算表示僅有的可以構(gòu)筑或利用本發(fā)明的形式。描述與說(shuō)明性實(shí)施例結(jié)合闡述本發(fā)明特征。然而，應(yīng)理解，相同或等效功能和結(jié)構(gòu)可以通過(guò)也預(yù)期涵蓋在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的不同實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)。如在本文中其它地方所標(biāo)示，類似元件編號(hào)打算指示類似元件或特征。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種具有鈷-錸合金芯體的彎曲的大面積熱保護(hù)系統(tǒng)(tps)，其可能夠承受比基于鎳合金蜂窩的現(xiàn)有技術(shù)金屬tps高30％的溫度，同時(shí)提供對(duì)許多應(yīng)用必要的更輕重量和復(fù)雜形狀。本發(fā)明的實(shí)施例提供可以由高溫合金制造的輕型夾層板。彎曲板和復(fù)雜形狀可以使用所公開的方法來(lái)制造，并且可以實(shí)現(xiàn)極低密度，這是因?yàn)楹辖鹂梢猿练e為薄涂層，而非由澆注塊滾軋成越來(lái)越薄的板片。

舉例來(lái)說(shuō)，用于制造蜂窩芯體的現(xiàn)有技術(shù)板片滾軋途徑限制可供使用的合金，這是因?yàn)樵S多高溫合金的延性不足以允許將其滾軋成薄板片。

扣接件可以嵌入于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的板中。芯體可以是開孔的，其相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)(如閉孔蜂巢或發(fā)泡體)在多功能性(如熱管理)方面具有優(yōu)勢(shì)。使用本發(fā)明的實(shí)施例，可有可能使芯體密度形成梯度(grade)并且在某些位置中(例如圍繞扣接件或在高負(fù)載發(fā)生處)增加強(qiáng)度和硬度，同時(shí)在不需要強(qiáng)度和硬度處降低密度并節(jié)省重量。

參考圖1，在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)例如'959專利中所公開的方法，通過(guò)首先形成聚合物微桁架來(lái)形成桁架芯體。聚合物芯體模板通過(guò)使用固定光輸入(準(zhǔn)直uv光)使聚合物光學(xué)波導(dǎo)固化(聚合)來(lái)形成，所述聚合物光學(xué)波導(dǎo)在三維(3d)圖案中自傳播。一些液體單體(被稱作感光單體)當(dāng)暴露于光(例如uv光)中時(shí)聚合，并且在聚合過(guò)程期間進(jìn)行折射率變化。折射率變化可以導(dǎo)致形成聚合物光學(xué)波導(dǎo)。如果使光敏單體在正確條件下暴露于光(通常uv)中，則初始聚合區(qū)域(如較小環(huán)形區(qū)域)將“截留”所述光并且將其引導(dǎo)到聚合區(qū)端部，進(jìn)一步推進(jìn)所述聚合區(qū)。此過(guò)程將繼續(xù)，導(dǎo)致形成沿著其整個(gè)長(zhǎng)度具有大致(約)相同橫截面尺寸的自傳播感光聚合物波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

參考圖1，用于形成根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的3d聚合物芯體模板的系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直光源100；具有一定體積的感光單體樹脂120的儲(chǔ)槽(模具)110，所述感光單體樹脂將在由所述光源100提供的準(zhǔn)直光束的波長(zhǎng)下聚合；以及圖案化設(shè)備，如具有多個(gè)孔口(開放區(qū)域)140的掩模130。

孔口140中的每一個(gè)都具有與波導(dǎo)(例如波導(dǎo)160a)的橫截面幾何結(jié)構(gòu)基本上匹配的給定形狀和尺寸。在掩模130與單體120之間，可能存在襯底150。此處，在圖1中，可以形成真正3d網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)榻徊娴木酆衔锊▽?dǎo)160將簡(jiǎn)單地聚合在一起，而不會(huì)干擾波導(dǎo)傳播。另外，多個(gè)波導(dǎo)160之間的間距與多個(gè)孔口140的圖案對(duì)應(yīng)?？卓?40的圖案可以例如呈正方形圖案或呈六邊形圖案?？梢哉{(diào)節(jié)掩模130中的孔洞(孔口)直徑和間距以及由孔口140中的每一個(gè)形成的波導(dǎo)160數(shù)目以調(diào)節(jié)所形成3d芯體模板的開放體積分?jǐn)?shù)(即開放空間)。這些特征可以是恒定的，或可以由于跨整個(gè)芯體模板的掩模孔洞大小、形狀或間距的相對(duì)應(yīng)變化而變化。以此方式形成的芯體模板可以是由包括在節(jié)點(diǎn)180處相互貫穿的桁架構(gòu)件170的單位單元組成的周期性或準(zhǔn)周期性結(jié)構(gòu)。可以選擇儲(chǔ)槽的深度以對(duì)應(yīng)于待形成的芯體模板的厚度。

當(dāng)已經(jīng)在感光單體儲(chǔ)槽內(nèi)形成芯體模板時(shí)，可以從儲(chǔ)槽中取出芯體模板，并且可以允許過(guò)量感光單體從芯體模板上排干。在一個(gè)實(shí)施例中，從儲(chǔ)槽中取出芯體模板并且利用熱空氣工藝來(lái)清潔。用壓力5磅/平方英寸表壓(psi表壓)到100psi表壓使熱空氣(例如介于30℃到120℃之間的空氣)吹過(guò)芯體模板以去除過(guò)量感光單體樹脂。在此過(guò)程期間，可以將芯體模板懸掛在如柵板(grate)的多孔支撐物上方以允許樹脂滴落或滴在如紙巾的多孔支撐物上以吸收過(guò)量樹脂。在此狀態(tài)中，芯體模板被稱作生坯狀態(tài)芯體模板，其可以是柔性的并且能夠加以模制或成形。

生坯狀態(tài)聚合物芯體模板可以經(jīng)過(guò)模制或成形以形成與平坦板片不同的形狀。這可以例如通過(guò)將生坯狀態(tài)芯體模板放置到由兩個(gè)半部組成的合適模具中，并且用足以使得所述生坯狀態(tài)聚合物微桁架結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)半部之間剩余空間形狀的力將所述半部按壓在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)。在其它實(shí)施例中，可以手動(dòng)或使用工具來(lái)使生坯狀態(tài)芯體模板成形，或可以用生坯狀態(tài)芯體模板覆蓋彎曲表面并且通過(guò)重力使其符合所述表面。在其它實(shí)施例中，通過(guò)選自由以下組成的群組的工藝使生坯狀態(tài)芯體模板成形：彎曲、拉伸、壓印、壓紋和其組合。一旦已經(jīng)使生坯狀態(tài)聚合物微桁架結(jié)構(gòu)成形，則可以在保持于原位的同時(shí)使其后固化，所述后固化例如通過(guò)將所述生坯狀態(tài)芯體模板再次暴露于紫外線(uv)光中或通過(guò)在惰性環(huán)境中對(duì)其加熱來(lái)進(jìn)行。對(duì)于uv光固化，可以使用可購(gòu)自馬里蘭州蓋瑟斯堡(gaithersburg,maryland)美國(guó)賀利氏特種光源(hereausnoblelightamerica)的具有h+燈泡的融合箱，并且可以將生坯狀態(tài)芯體模板例如暴露于輻照度為約100mw/cm²的uv光中持續(xù)2分鐘。為了使用熱量使生坯狀態(tài)芯體模板后固化，可以例如在真空或氮?dú)夥諊袑⑵浼訜岬?60℃。使用uv光的后固化工藝可以后接使用熱量的第二后固化工藝。后固化工藝完成單體的交聯(lián)，形成芯體模板。一旦后固化，芯體模板被稱作經(jīng)過(guò)固化的芯體模板，并且其可以具有足夠剛性以可靠地保持其形狀。

在其它實(shí)施例中?？梢酝ㄟ^(guò)將經(jīng)過(guò)固化的芯體模板加熱到高于聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使其彎曲，并且將其冷卻以固定曲率來(lái)(在固化之后)使經(jīng)過(guò)固化的芯體模板成形。

可以用金屬涂布以此方式形成的經(jīng)過(guò)固化的芯體模板，并且可以隨后例如通過(guò)蝕刻來(lái)去除芯體模板以留下空心金屬結(jié)構(gòu)或“桁架芯體”。如下文進(jìn)一步詳細(xì)描述，可以使用其它加工動(dòng)作。參考圖2a，可以通過(guò)將兩個(gè)面板緊固到桁架芯體，例如空心金屬桁架的板片上來(lái)形成夾層板。如果在固化之前使芯體模板形成為彎曲形狀，則桁架芯體可以具有相應(yīng)彎曲的形狀，可以將彎曲的面板緊固到所述彎曲形狀上，以形成如圖2b-2d中所示的那些的夾層結(jié)構(gòu)。圖2d的實(shí)施例可以適合用作例如航空飛行器中的鈍前邊緣。如本文所用，“面板”是緊固到桁架芯體外表面上的板片。如本文所用的“板片”是具有局部基本上平行的兩個(gè)主表面的固體形狀，所述兩個(gè)主表面的表面積是所述板片總表面積的至少80％。

如圖2a-2d中所示，當(dāng)桁架芯體中的所有空心節(jié)點(diǎn)都在面板上或緊鄰面板而在遠(yuǎn)離面板的桁架芯體塊體內(nèi)不具有節(jié)點(diǎn)時(shí)，夾層板的強(qiáng)度可能更大。不直接處于面板上的此類空心節(jié)點(diǎn)(即“不受限的”節(jié)點(diǎn))可以充當(dāng)屈曲起始位點(diǎn)并且降低芯體的強(qiáng)度。芯體結(jié)構(gòu)可以是例如角錐形桁架配置，其中三個(gè)或四個(gè)撐桿或“桁架構(gòu)件”在與頂部或底部面板接觸的節(jié)點(diǎn)處會(huì)合。

可以制造具有梯度芯體的桁架芯體和夾層板，例如通過(guò)使用具有梯度孔口間距的掩模和具有傾斜底部的儲(chǔ)槽來(lái)制造。參考圖2e，例如桁架芯體的節(jié)點(diǎn)間距和桁架芯體的厚度從左到右以梯度方式增加的桁架芯體可以用于形成楔形夾層板(圖2f)或具有內(nèi)部板片的楔形夾層板(圖2g)。此類結(jié)構(gòu)(例如圖2f的結(jié)構(gòu))中的面板可以不平行。第一面板可以具有第一向外指向法向量(或“法線”)205，并且第二面板可以具有第二向外指向法線210，并且第一和第二法向量可以不平行，即，其之間的角度可以不是180度。在一個(gè)實(shí)施例中，第一法線與第二法線之間的角度小于175度。此類結(jié)構(gòu)可以用作前邊緣或飛行控制表面的一部分。如在圖2a-2d的實(shí)施例中，桁架構(gòu)件在節(jié)點(diǎn)處互連，并且底部的節(jié)點(diǎn)連接到第一板片，同時(shí)頂部的節(jié)點(diǎn)連接到第二板片，并且所述結(jié)構(gòu)不具有未連接到面板或內(nèi)部板片(如圖2g的內(nèi)部板片)的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)。獨(dú)立空心節(jié)點(diǎn)可能是弱點(diǎn)；面板限定節(jié)點(diǎn)并且由此可以增加芯體的硬度和強(qiáng)度。

桁架芯體可以使用在某種程度上限于在視線中沉積的涂布工藝(如濺鍍或物理氣相沉積)或取決于待涂布的表面與陽(yáng)極之間電場(chǎng)的工藝(如電沉積)來(lái)制造。其中芯體提供進(jìn)入桁架構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)表面的良好視線通道的單層桁架結(jié)構(gòu)(如圖2a-2f中所示的結(jié)構(gòu))可以較適合于使用這些工藝來(lái)制造。多個(gè)單層芯體可以隨后與一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部板片和面板組合以形成多層夾層結(jié)構(gòu)，如圖2g中的結(jié)構(gòu)。圖2h展示具有單個(gè)卷繞彎曲面板的梯度芯體，并且圖2i展示具有單個(gè)卷繞彎曲面板和雙重梯度芯體的結(jié)構(gòu)，其中節(jié)點(diǎn)間距在從左到右行進(jìn)時(shí)首先增加并且隨后減小。

圖3a和3b展示具有截?cái)喙?jié)點(diǎn)的空心四面體金屬桁架芯體的兩個(gè)視圖。圖3c和3d展示具有標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)(無(wú)截?cái)?的空心四面體金屬桁架芯體的兩個(gè)視圖以及與圖3a相比不同的桁架構(gòu)件長(zhǎng)度和直徑。桁架芯體通過(guò)使用上文和'959專利中所描述的自傳播感光聚合物波導(dǎo)方法制造角錐形聚合物芯體模板來(lái)制造。通過(guò)無(wú)電鎳鍍敷用薄ni-p層涂布芯體模板以使得其導(dǎo)電。隨后對(duì)頂部和底部的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行砂磨以去除涂層并使聚合物暴露。通過(guò)氨基磺酸鎳浴液中的標(biāo)準(zhǔn)電鍍添加大致(約)50微米厚的鎳層。隨后用1.5mnaoh溶液蝕刻掉聚合物模板以得到密度為大致30kg/m³的空心鎳桁架芯體。圖3a-3d中的四面體桁架芯體展現(xiàn)3重對(duì)稱性；三個(gè)桁架構(gòu)件在每一節(jié)點(diǎn)處會(huì)合。圖3e展示通過(guò)將兩個(gè)面板添加到圖3a-3d的芯體上而制造的夾層。

圖4a-4c展示具有4重對(duì)稱性的角錐形桁架芯體(其中四個(gè)撐桿在每一節(jié)點(diǎn)處會(huì)合)的三個(gè)視圖(透視圖，圖4a，俯視圖，圖4b，和正視圖，圖4c)。具有3重對(duì)稱性的結(jié)構(gòu)(例如圖3a-3d的結(jié)構(gòu))可以使得有可能圍繞節(jié)點(diǎn)并且尤其在節(jié)點(diǎn)處得到更均勻的涂層覆蓋性，而圖4a-4c的結(jié)構(gòu)的4重對(duì)稱性可以在特定方向上提供更大剪切硬度和強(qiáng)度。用于兩個(gè)實(shí)施例的芯體架構(gòu)(圖3a-3d的芯體架構(gòu)和圖4a-4c的芯體架構(gòu))被稱作角錐形，這是因?yàn)榭招蔫旒軜?gòu)件處于沿著具有3或4個(gè)側(cè)面的假想角錐的邊緣處并且并不交叉，以形成具有不受限的節(jié)點(diǎn)的完整柵格。

圖5a展示彎曲桁架芯體。通過(guò)經(jīng)由將聚合物模板加熱到高于聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使其彎曲，并且將其冷卻以固定曲率來(lái)彎曲所述聚合物模板以將此芯體制造為彎曲的。隨后通過(guò)電鍍用鎳涂布彎曲聚合物模板。隨后用環(huán)氧粘合劑將面板粘結(jié)到芯體上以形成圖5b的彎曲夾層結(jié)構(gòu)。圖5c展示圖5a和5b實(shí)施例的桁架構(gòu)件的橫截面。在其它實(shí)施例中，可以使空心金屬角錐形桁架芯體彎曲以呈現(xiàn)一定曲率，這是因?yàn)榻清F形架構(gòu)可能夠在不受破壞的情況下被彎曲成彎曲形狀。

角錐形桁架芯體模板的開放性可以使得解釋使用并非完全非視線的方法(如電鍍和物理氣相沉積)仍能夠得到相當(dāng)均勻的涂層。當(dāng)使用電鍍時(shí)，可以調(diào)節(jié)電鍍工藝參數(shù)以使均鍍能力達(dá)到最大，以使得將涂布表面的每一部分并且整體涂層厚度可以是合理地均勻的。涂層可以在朝向電極延伸并且沒有防護(hù)免受金屬離子流影響的位置處較厚，所述位置在平坦角錐形芯體的情況下可以是節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)處的較厚涂層可以增加強(qiáng)度，這是因?yàn)楣?jié)點(diǎn)可以使應(yīng)力集中。良好涂層覆蓋性和厚度均勻性可以使用電子束蒸發(fā)和濺鍍，使用旋轉(zhuǎn)3拱頂行星齒輪夾具使桁架芯體相對(duì)于蒸發(fā)劑物流的角度連續(xù)地變化并且在沉積半途使芯體翻轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在另一實(shí)施例中，直流電(dc)偏置場(chǎng)陰極電弧物理氣相沉積用于涂覆金屬涂層；在此方法中，施加于結(jié)構(gòu)上的偏置電壓通過(guò)吸引金屬離子和帶電顆粒來(lái)改進(jìn)非視線沉積。此方法還允許沉積較厚涂層(例如，在2小時(shí)中50微米厚)。

除角錐形桁架芯體之外，也可以如上文所描述涂布其它芯體架構(gòu)，例如具有橢圓形、矩形或不規(guī)則形撐桿的桁架芯體。桁架構(gòu)件可以在內(nèi)部中不受限的節(jié)點(diǎn)處交叉，形成如圖9中所示在整個(gè)厚度內(nèi)具有多個(gè)單位單元的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，通過(guò)三維(3d)印刷來(lái)制造芯體模板；在此情況下，可以添加連接兩個(gè)面板的其它特征，如柱、壁或奇形特征，以及使區(qū)域彼此分隔的分隔壁。涂布方法視線受限越多，可能越難以在其中內(nèi)部區(qū)處于外部特征陰影中的芯體上實(shí)現(xiàn)均勻涂層厚度。然而，如無(wú)電鍍敷、原子層沉積、化學(xué)氣相浸潤(rùn)和化學(xué)氣相沉積的涂布工藝可以具有沉積在整個(gè)厚度內(nèi)具有多個(gè)單位單元的結(jié)構(gòu)(如圖9的結(jié)構(gòu))的能力。

圖6展示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的制造具有桁架芯體的彎曲高溫合金夾層板的方法的流程圖。在動(dòng)作610中，通過(guò)增材制造，例如通過(guò)3d打印、立體光刻或自傳播感光聚合物波導(dǎo)方法(如'959專利所傳授的方法)例如由聚合物材料制造芯體模板。替代性地，模板可以由適于涂布的任何其它材料制造。芯體可以制造為呈復(fù)雜彎曲形狀，或可以制造為平坦板片并在之后成形。熱固性聚合物芯體模板可以通過(guò)將聚合物加熱到高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使其成形，并且隨后將其冷卻以使形狀變化持久來(lái)成形為某一曲率。

在動(dòng)作620中，涂布模板，并且在任選的動(dòng)作630中，用堿蝕刻、酸蝕刻、等離子蝕刻或溶劑浴來(lái)去除模板。涂層可以強(qiáng)到足以獨(dú)立存在，并且涂層可以與用于去除模板的方法相容。模板可以通過(guò)電鍍、無(wú)電鍍敷、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、漿料涂布、浸漬涂布或另一種方法來(lái)涂布。為了使得能夠進(jìn)行電鍍，可以首先通過(guò)用物理氣相沉積、電子束蒸發(fā)、濺鍍或無(wú)電鍍敷沉積薄鎳、鉻、鈷或其它金屬層來(lái)使得聚合物模板導(dǎo)電。在一個(gè)實(shí)施例中，第一涂層是相對(duì)厚的電鍍鎳、鈷或銅層，并且隨后通過(guò)堿蝕刻，例如用1.5mnaoh蝕刻來(lái)去除模板。

去除模板的動(dòng)作630是任選的?？招男倔w結(jié)構(gòu)可以具有較低密度，但在其中密度不關(guān)鍵的情況下，可以將模板留在芯體中。將模板留在芯體中將抑制空心撐桿的局部屈曲，其在一些情況下可以增加比強(qiáng)度，尤其在芯體含有多層單元和不受限的節(jié)點(diǎn)的情況下。

在動(dòng)作640中，添加額外化學(xué)元素。此步驟是任選的，并且在一些實(shí)施例中，在去除芯體模板之前添加額外元素?？梢允芸睾穸忍砑宇~外元素以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于動(dòng)作650中所形成合金的體積或重量分?jǐn)?shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，涂布動(dòng)作620包括用第一子層使得模板導(dǎo)電，和將5到300微米厚的第二子層沉積在所述模板上，所述第二子層包括選自由鎳、鈷、鐵和其組合組成的群組的物質(zhì)作為主要組分。動(dòng)作640可以包括，在去除模板之后：利用選自由電鍍、化學(xué)氣相沉積和包滲組成的群組的動(dòng)作來(lái)沉積一層或多層鉻，達(dá)到組合厚度為第一層厚度的10％到40％；利用選自由電鍍、化學(xué)氣相沉積和包滲組成的群組的動(dòng)作來(lái)沉積一層或多層鋁，達(dá)到組合厚度為第一層厚度的10％到40％；沉積包括選自由mo、w、ta、ti和re和其組合組成的群組的物質(zhì)作為主要組分的層，達(dá)到厚度為第一層厚度的1％到15％；以及沉積包括選自由si、c、b、zr、hf、y和其組合組成的群組的物質(zhì)作為主要組分的層，達(dá)到厚度小于第一層厚度的2％。在一個(gè)實(shí)施例中，第一涂層是金屬的并使得模板導(dǎo)電，并且第二涂層包括濃度為10到70重量％(wt.％)的鈷和錸的組合作為主要組分；用第二涂層涂布模板包括利用電鍍；第三涂層包括選自由鉻、鎳、鋁、鉭、硅和其組合組成的群組的物質(zhì)作為主要組分；并且用第三涂層涂布模板包括利用選自由電鍍、化學(xué)氣相沉積和包滲組成的群組的動(dòng)作。在另一實(shí)施例中，模板涂布有三個(gè)層，并且用第一涂層涂布模板包括：用第一子層使得模板導(dǎo)電；和將5到300微米厚的第二子層沉積在所述模板上，所述第二子層包括選自由鎳、鈷、鐵和其組合組成的群組的物質(zhì)作為主要組分；并且用第三涂層涂布包括利用選自由陰極電弧沉積、直流電(dc)偏置場(chǎng)陰極電弧物理氣相沉積和等離子增強(qiáng)型磁控濺鍍組成的群組的動(dòng)作來(lái)沉積金屬合金。

隨后在動(dòng)作650中執(zhí)行熱處理，以使不同涂層相互擴(kuò)散并得到均質(zhì)化合金。選擇熱處理的溫度以實(shí)現(xiàn)適時(shí)涂布平衡?？梢詧?zhí)行間歇熱處理以在添加額外元素之前促進(jìn)相互擴(kuò)散。在一個(gè)實(shí)施例中，熱處理包括將空心桁架芯體加熱到至少1100℃(例如，加熱到1200℃)持續(xù)24小時(shí)。在對(duì)空心桁架芯體進(jìn)行熱處理的動(dòng)作650之后，可以使分開沉積的金屬或其它元素層相互擴(kuò)散達(dá)到其形成一個(gè)連續(xù)層的程度。如本文所用，連續(xù)層是層中每一元素組分的濃度在整個(gè)層中連續(xù)，即不在所述層內(nèi)任一點(diǎn)處不連續(xù)地變化的層。相比之下，在具有不同組成的若干堆疊層中，一種或多種元素組分的濃度可以在層間邊界處不連續(xù)地變化。在一個(gè)實(shí)施例中，連續(xù)層(即，在對(duì)空心桁架芯體進(jìn)行熱處理的動(dòng)作650期間形成的層)中每一元素的濃度在連續(xù)層內(nèi)變化小于5％。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)空心桁架芯體進(jìn)行熱處理的動(dòng)作650形成的連續(xù)層含有選自由鎳、鈷、耐火元素和其組合組成的群組的元素作為主要組分。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“耐火元素”包括鈮、鉬、鉭、鎢、錸、鈦、釩、鉻、鋯、鉿、釕、鋨和銥。

在制造芯體之后，可以在動(dòng)作660中通過(guò)釬焊、擴(kuò)散粘結(jié)、瞬時(shí)液體粘結(jié)(例如瞬時(shí)液相擴(kuò)散粘結(jié))、焊接(例如固態(tài)焊接或電阻焊接)、粘合劑粘結(jié)或電接合來(lái)附接面板。在一個(gè)實(shí)施例中，面板含有選自由鎳、鈷、耐火元素和其組合組成的群組的元素作為主要組分。

圖7a-7d展示用于不同芯體合金的四種不同可能涂層堆疊。圖7a展示可以沉積以用于基于鎳或鈷的超合金的涂層。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)用電子束蒸發(fā)沉積鎳或鈷的薄層(0.1-1微米)來(lái)使得聚合物模板導(dǎo)電。可以使用此沉積技術(shù)代替無(wú)電鎳鍍敷，這是因?yàn)闊o(wú)電鎳鍍敷可能引入磷。為了向目標(biāo)合金中引入少量mo、w、ta、ti、re、si、c、b、zr、hf和/或y，可以首先以適當(dāng)厚度沉積這些元素，并且隨后用100nm鎳或鈷層封蓋以便于鍍敷后續(xù)一個(gè)或多個(gè)層。隨后，可以使用標(biāo)準(zhǔn)電鍍來(lái)累積相對(duì)厚的鎳或鈷層。隨后，通過(guò)包滲化學(xué)氣相沉積(cvd)或電鍍添加具有實(shí)現(xiàn)目標(biāo)合金組成所需厚度的鉻和鋁層，例如達(dá)到厚度在鎳或鈷層厚度的10％與40％之間。必要時(shí)，可以添加厚度在鎳或鈷層厚度的1％與15％之間的任選的元素，如mo、w、ta、ti和/或re。還可以通過(guò)物理氣相沉積(pvd)或cvd添加痕量元素，例如si、c、b、zr、hf和/或y。

圖7b和7c展示可以沉積以由基于鈷-錸的高溫合金制造芯體的涂層?？梢允褂昧蛩徕捄透咤n酸鉀通過(guò)電鍍共沉積鈷和錸，形成溫度能力比鎳或鈷更高的底涂層。可以隨后添加鉻和其它摻合元素層。

圖7d展示在使用dc偏置場(chǎng)陰極電弧物理氣相沉積(capvd)由復(fù)合合金制造芯體的情況下的涂層堆疊。可以首先通過(guò)電鍍將導(dǎo)電的穩(wěn)固金屬涂層涂覆于聚合物模板上，通常是鎳、鈷、鐵或銅。隨后可以通過(guò)capvd來(lái)沉積復(fù)合合金，例如c-103(其是89％nb、10％hf和1％ti)或c-129y(10％鎢、10％鉿、0.1％釔、其余鈮)或幾乎任何其它復(fù)合合金。capvd是允許沉積許多合金的通用工藝?？梢詫⒌谝煌繉恿粼谠?，與第二層相互擴(kuò)散，或蝕刻掉，例如，可以用hno3蝕刻掉cu。

圖8展示鎳超合金桁架芯體夾層板芯體與目前先進(jìn)技術(shù)中高溫材料相比的高溫強(qiáng)度和密度計(jì)算值?？梢姶祟愭嚦辖鹦倔w實(shí)現(xiàn)極低密度，同時(shí)維持良好強(qiáng)度。

圖9和10涉及用于在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的大面積熱保護(hù)系統(tǒng)中應(yīng)用的具有桁架芯體的彎曲高溫合金夾層板。圖9展示使用自傳播感光聚合物波導(dǎo)方法(例如'959專利的方法)制造具有嵌入特征(如扣接件、襯套或插入件)的微桁架芯體的示意圖。這些特征嵌入于感光單體樹脂中，并且隨后經(jīng)由具有圖案化孔口的掩模使樹脂暴露。在每一孔口下，形成聚合物波導(dǎo)?？梢允寡谀D案形成梯度以圍繞扣接件或在需要強(qiáng)度的區(qū)域中形成更強(qiáng)并更致密的微桁架。在暴露之后，洗去殘留的液體樹脂，并且例如根據(jù)圖6方法的動(dòng)作620-660來(lái)加工包括扣接件的聚合物模板。為了實(shí)現(xiàn)圖10中所展示的曲率，可以例如在聚合物階段中使板彎曲。

為了表達(dá)芯體結(jié)構(gòu)特征之間的關(guān)系，使用以下定義：

d:撐桿外徑

t:壁厚

a＝πt(d-t):撐桿橫截面積

撐桿區(qū)域慣性矩

h:桁架結(jié)構(gòu)高度(即，面板之間的分隔)

l:桁架結(jié)構(gòu)的單位單元間距

ω:撐桿傾角(即，面板與撐桿之間的角度)

r:撐桿之間交叉處倒圓角的半徑(通常)(即，由平行于撐桿的切割平面形成的曲線的半徑)

k:歐拉屈曲終端條件參數(shù)(eulerbucklingend-conditionparameter)(對(duì)于桁架芯體，在1(釘扎)與2(夾持)之間變化)(即，數(shù)量可以在1.0與2.0之間，并且在一個(gè)實(shí)施例中等于1.5)

e:楊氏模量(young’smodulus)

et:切線模量

σ屈服:屈服強(qiáng)度

ν:泊松比(poisson’sratio)

3重桁架的截?cái)喔叨?/p>

4重桁架的截?cái)喔叨?/p>

在一個(gè)實(shí)施例中，選擇撐桿外徑d和撐桿壁厚t以使得：

其中：

γ＝1-.901(1-e^-φ)

其中：

ηl≈0.02777z+0.08629

得自撐桿之間交叉處的材料行為與應(yīng)力集中度的組合。

在一些實(shí)施例中，h小于2.00米并且h大于2毫米(0.002m)；在一些實(shí)施例中，夾層芯體厚度處于2.0mm到200.0mm范圍內(nèi)，并且在一些實(shí)施例中，其處于6.0mm到50.0mm范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，l關(guān)于h的值由以下關(guān)系定義：

(對(duì)于4重桁架)

(對(duì)于3重桁架)。

實(shí)例1：電沉積的co-re桁架

通過(guò)蒸發(fā)鈦達(dá)到厚度為0.5微米并蒸發(fā)鉑達(dá)到厚度為0.1微米來(lái)對(duì)如上文所描述而制造的聚合物微桁架進(jìn)行金屬化。隨后在360g/lcoso4、45g/l硼酸和17g/lnacl的水溶液中在10ma/cm²下用鈷對(duì)金屬化的微桁架進(jìn)行電鍍持續(xù)75分鐘，達(dá)到厚度為大致(約)15微米。隨后在鈷錸鍍敷溶液中對(duì)鈷微桁架進(jìn)行鍍敷。對(duì)鍍敷技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)以改進(jìn)微桁架的鍍敷品質(zhì)。經(jīng)過(guò)雙重鉑涂布的鈦網(wǎng)狀陽(yáng)極用于改進(jìn)微桁架上的電流分布。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的，用多個(gè)電線架起樣品以改進(jìn)薄金屬導(dǎo)電層上的電流分布。在陰極處使用高攪動(dòng)水平來(lái)執(zhí)行鍍敷，以使得能夠在鍍敷表面進(jìn)行高質(zhì)量轉(zhuǎn)移并且去除由于氣體逸出而來(lái)自表面的氣泡，所述氣泡可能在鈷和鈷合金沉積中留下氣體標(biāo)記。在整個(gè)沉積過(guò)程中通過(guò)周期性添加氫氧化銨來(lái)維持溶液的ph。在65℃和50ma/cm²下執(zhí)行沉積持續(xù)1小時(shí)，得到30微米的沉積厚度。通過(guò)能量分散x射線光譜法(edx)來(lái)分析所得合金以確認(rèn)co-re組成。所得微桁架展示于圖11中。任選的后續(xù)加工包括去除聚合物和/或向現(xiàn)有金屬中添加額外金屬或合金。

芯體的強(qiáng)度可以通過(guò)截?cái)喙?jié)點(diǎn)來(lái)增加。(細(xì)節(jié)在文章中)。在一個(gè)實(shí)施例中包括以下芯體，如圖12中所展示，其中空心節(jié)點(diǎn)底部與節(jié)點(diǎn)頂部間隔開的距離小于芯體高度的15％。空心節(jié)點(diǎn)的底部可以與空心節(jié)點(diǎn)外表面中的鞍點(diǎn)重合。在一個(gè)實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)底部與節(jié)點(diǎn)頂部間隔開的距離越近，強(qiáng)度越大。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)附接面板時(shí)，如圖13中所展示，進(jìn)行測(cè)量以確保粘合劑也使節(jié)點(diǎn)底部直接粘結(jié)于面板上。這確保像較大節(jié)點(diǎn)區(qū)域的負(fù)荷轉(zhuǎn)移并且降低應(yīng)力集中度。此外，這減少芯體-面板介面處的負(fù)載失效。另外，粘合劑固定節(jié)點(diǎn)底部，以使得可以不在此處引發(fā)屈曲或變形。

四面體(3重)芯體可以交錯(cuò)以形成較大芯體。由此，如圖14b和15中所見，兩個(gè)芯體被布置成重疊。這允許拼接較小芯體以形成較大芯體，并且如圖14a和14b中所示，可以減少未得到支撐的面板的量。圖15展示與下部芯體區(qū)段部分地重疊的上部芯體區(qū)段?？梢詫⒍鄠€(gè)此類下部芯體區(qū)段(例如正方形下部芯體區(qū)段)平鋪在一起以覆蓋較大區(qū)域，并且可以隨后將多個(gè)上部芯體區(qū)段(例如，與下部芯體區(qū)段具有相同尺寸)平鋪在部芯體區(qū)段上方(例如，上部芯體區(qū)段與下部芯體區(qū)段偏移)。因此，可以通過(guò)使例如每一芯體的每一個(gè)四分之一與鄰近芯體的四分之一交錯(cuò)來(lái)將眾多具有正方形形狀的芯體區(qū)段布置成一個(gè)較大、連續(xù)、均勻的芯體，在一個(gè)實(shí)施例中，將連續(xù)面板附接到此類拼接的芯體上。

此處所公開的方法還可以用于由高溫合金制造其它薄壁結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，壁厚小于300微米以使得各層能夠在合理的時(shí)間范圍(如小于100小時(shí))中相互擴(kuò)散。所關(guān)注的并非桁架芯體的薄壁高溫結(jié)構(gòu)是例如用于衛(wèi)星推進(jìn)的推進(jìn)器。圖16展示用于小型衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)器，其通過(guò)首先經(jīng)由立體光刻3d打印聚合物模板，隨后通過(guò)用導(dǎo)電銀漆噴霧涂布所述模板使得其導(dǎo)電來(lái)制造。隨后對(duì)部件電鍍100微米鎳。隨后，用2摩爾濃度氫氧化鈉溶液蝕刻掉聚合物模板。隨后，通過(guò)包滲使擴(kuò)散鉻涂層沉積于空心鎳部件上，得到大致32微米的有效鉻厚度。隨后，通過(guò)包滲使擴(kuò)散鋁涂層沉積于空心部件上，得到大致31微米的有效鋁厚度。隨后，在1100℃下在氬氣中對(duì)部件進(jìn)行熱處理持續(xù)50小時(shí)以使ni、cr和al相互擴(kuò)散，并且形成簡(jiǎn)單英高鎳(inconel)型合金。隨后在900℃下使合金老化12小時(shí)以確立γ-γ主微觀結(jié)構(gòu)，在一些實(shí)施例中，其是超合金的特征并提供良好高溫機(jī)械特性。

應(yīng)理解，盡管本文中可以使用術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等來(lái)描述各種元件、組分、區(qū)、層和/或部分，但是這些元件、組分、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)受到這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于區(qū)分一種元件、組分、區(qū)、層或部分與另一種元件、組分、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，下文所討論的第一元件、組分、區(qū)、層或部分可以被稱為第二元件、組分、區(qū)、層或部分。

本文中可以為了易于描述而使用空間相關(guān)術(shù)語(yǔ)，如“下面”、“下方”、“下部”、“下”、“上方”、“上部”等如圖中所示描述一個(gè)元件或特征與另一個(gè)或多個(gè)元件或特征的關(guān)系。應(yīng)理解，此類空間相關(guān)術(shù)語(yǔ)打算涵蓋裝置在使用或操作中除圖中描繪的定向外的不同定向。舉例來(lái)說(shuō)，如果圖中的裝置翻轉(zhuǎn)，則描述為在其它元件或特征“下方”或“下面”或“下”的元件將定向在其它元件或特征“上方”。因此，實(shí)例術(shù)語(yǔ)“下方”和“下”可以涵蓋上方和下方的定向兩者。裝置可以其它方式定向(例如，旋轉(zhuǎn)90度或處于其它定向)，并且本文所用的空間相關(guān)描述詞應(yīng)相應(yīng)地進(jìn)行解釋。另外，還應(yīng)理解，當(dāng)一層被稱作“在兩層之間”時(shí)，其可以是兩層之間的唯一層，或也可存在一個(gè)或多個(gè)插入層。

本文所用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)施例的目的，并且并不打算限制本發(fā)明概念。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“基本上”、“約”和相似術(shù)語(yǔ)用作近似的術(shù)語(yǔ)而不用作程度的術(shù)語(yǔ)，并且打算考慮所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的測(cè)量值或計(jì)算值中的固有偏差。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“主要組分”意味著以重量計(jì)構(gòu)成組合物至少一半的組分，并且術(shù)語(yǔ)“主要部分”在應(yīng)用于多個(gè)項(xiàng)時(shí)意味著所述項(xiàng)的至少一半。

如本文所用，除非上下文另外明確指示，否則單數(shù)形式“一(a/an)”和“所述(the)”打算也包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)進(jìn)一步理解，當(dāng)用于本說(shuō)明書中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包含(comprises/comprising)”指定存在所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組分，但不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組分和/或其群組。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)的任何和所有組合。當(dāng)在元件列表之前時(shí)，如“中的至少一個(gè)”的表述修飾整個(gè)元件列表并且并不修飾列表的個(gè)別元件。此外，當(dāng)描述本發(fā)明概念的實(shí)施例時(shí)使用“可以”是指“本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例”。另外，術(shù)語(yǔ)“示例性”打算指實(shí)例或說(shuō)明。

如本文所用，術(shù)語(yǔ)“使用(use/using/used)”可以視為分別與術(shù)語(yǔ)“利用(utilize/utilizing/utilized)”同義。

應(yīng)理解，當(dāng)元件或?qū)颖环Q作“在另一元件或?qū)由稀薄ⅰ斑B接到另一元件或?qū)印?、“耦接到另一元件或?qū)印被颉芭c另一個(gè)元件或?qū)酉噜彙睍r(shí)，其可以直接位于所述另一個(gè)元件或?qū)由?、連接到所述另一個(gè)元件或?qū)印Ⅰ罱拥剿隽硪粋€(gè)元件或?qū)踊蚺c所述另一個(gè)元件或?qū)酉噜?，或可能存在一個(gè)或多個(gè)插入元件或?qū)?。相比之下，?dāng)元件或?qū)颖环Q作“直接在另一元件或?qū)由稀?、“直接連接到另一元件或?qū)印被颉爸苯玉罱拥搅硪辉驅(qū)印被颉芭c另一元件或?qū)泳o鄰”時(shí)，不存在插入元件或?qū)?。如本文所用，如果兩個(gè)、三個(gè)或更多層直接或間接接觸，則其稱為“彼此耦接”。舉例來(lái)說(shuō)，如果第三層直接在第二層上，第二層直接在第一層上，則第一、第二和第三層可以稱為彼此耦接。

本文所敘述的任何數(shù)值范圍都打算包括包含于所敘述范圍內(nèi)的具有相同數(shù)值精確度的所有子范圍。舉例來(lái)說(shuō)，范圍“1.0到10.0”打算包括介于所敘述的最小值1.0與所敘述的最大值10.0之間(并且包括所述值)，也就是說(shuō)，具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0的最大值的所有子范圍，如例如2.4到7.6。本文所敘述的任何最大數(shù)值限制打算包括包含于其中的所有較小數(shù)值限制，并且本說(shuō)明書中所敘述的任何最小數(shù)值限制打算包括包含于其中的所有較大數(shù)值限制。

如本文所用，層的元素厚度定義為沉積時(shí)元素層的厚度。鋁和鉻在高溫下通過(guò)包滲或cvd來(lái)沉積時(shí)通常與鎳或鈷反應(yīng)，并且形成金屬間化合物。因此，盡管在沉積之后例如存在nial層，但層的厚度是通過(guò)沉積添加的厚度。

盡管本文已經(jīng)具體描述和說(shuō)明了具有桁架芯體的彎曲高溫合金夾層板和制造方法的有限實(shí)施例，但許多修改和變化形式對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。因此，應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明原理采用的具有桁架芯體的彎曲高溫合金夾層板和制造方法可以除如本文具體描述以外的方式實(shí)施。還在以下權(quán)利要求書和其等效物中定義本發(fā)明。