[發明專利]一種汽車高強韌防撞梁及其保溫擠出成型工藝在審
| 申請號: | 201910880272.8 | 申請日: | 2019-09-18 |
| 公開(公告)號: | CN110641404A | 公開(公告)日: | 2020-01-03 |
| 發明(設計)人: | 雷忠平;袁學兵;孫建 | 申請(專利權)人: | 安徽科藍特鋁業有限公司 |
| 主分類號: | B60R19/03 | 分類號: | B60R19/03;C22C21/00;C22C32/00;C22C1/10;C22C1/03;B22D18/02;C22F1/08;C21D9/00 |
| 代理公司: | 34122 合肥鼎途知識產權代理事務所(普通合伙) | 代理人: | 葉丹 |
| 地址: | 242200 *** | 國省代碼: | 安徽;34 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 高強韌 基材 鋁基 編織 復合合金 防撞梁 碳纖維 碳纖維層 陶瓷樹脂 表面形成 殘余應力 高溫陶瓷 力學性能 力學性質 三層結構 抗氧化 耐高溫 強硬度 最外層 樹脂 包覆 基底 抗拉 涂覆 斷裂 汽車 | ||
1.一種汽車高強韌防撞梁,其特征在于:所述高強韌防撞梁包括有高強韌基材、包裹在高強韌基材外表面的編織碳纖維層、以及涂覆在編織碳纖維層外表面的高溫陶瓷樹脂;
所述高強韌基材包括有以下組成成分:硅鋁酸鹽2~5%、硼鋁酸鹽2~4%、納米氮-硅-碳2~5%、納米碳化硅2~4%、納米氮化鋁3~6%、高強韌中間合金15~20%、鎂元素0.8~1.5%、銅元素1.5~2.5%、鉻元素0.4~0.8%、鍶元素0.8~1.5%、鈦元素1.5~3.0%,其余為鋁元素。
2.根據權利要求1所述的一種汽車高強韌防撞梁,其特征在于:所述高強韌中間合金包括有以下組成成分:鎂-鋅-鋯-硅合金10~20%、鎢-鐵-鈷-硅合金10~15%、銅-鋅-鋁合金5~10%、銅-鋅-鎵合金20~35%、鈦-鎳-鉛-硼合金20~35%和納米鈦酸亞鐵-鈦酸鎂粉10~15%。
3.根據權利要求1所述的一種汽車高強韌防撞梁,其特征在于:所述編織碳纖維層包括有以下組成成分:各向同性煤瀝青80~85%、碳化鈦2~5%、碳化鋯2~3%、碳化鉭2~5%、碳化鉿2~4%、銅-錳-鎢合金5~8%。
4.根據權利要求3所述的一種汽車高強韌防撞梁,其特征在于:所述編織碳纖維層的制備方法具體包括有以下步驟:
1).先將各向同性煤瀝青加熱至120~150℃,使煤瀝青軟化成液體狀態,加入碳化鈦、碳化鋯、碳化鉭、碳化鉿、銅-錳-鎢合金,將物料混合均勻;
2).將混合均勻的物料加入到靜電離心紡絲機中進行紡絲,碳纖維絲在空氣中穩定化并在1000~2000℃的高溫氫氣和氮氣的環境中處理,得到碳纖維;
3).將得到的碳纖維使用纖維編織機進行編制,得到編制碳纖維,碳纖維進行堆疊編織,再將編織碳纖維加熱至500~800℃,將編制碳纖維壓制成防撞梁形狀,得到編織碳纖維層。
5.根據權利要求4所述的一種汽車高強韌防撞梁,其特征在于:所述碳纖維的直徑為10~50nm,編織得到的碳纖維層的厚度為3.0~8.5mm。
6.根據權利要求4所述的一種汽車高強韌防撞梁,其特征在于:所述編織碳纖維層在高溫碳化的氫氣和氮氣的混合比例為1:5~9。
7.根據權利要求1所述的一種汽車高強韌防撞梁,其特征在于:所述高強韌基材在高強韌防撞梁所占的質量百分比為60~85%。
8.根據權利要求7所述的一種汽車高強韌防撞梁,其特征在于:所述編織碳纖維層在高強韌防撞梁所占的質量百分比為10~20%。
9.根據權利要求1所述的一種汽車高強韌防撞梁,其特征在于:所述高溫陶瓷樹脂包括有以下組成成分:高交聯密度酚醛環氧型乙烯基樹脂80~90%、碳化硅2~5%、硼化硅2~3%、氮化鋁2~5%、氮化硅2~3%。
10.一種如權利要求1-9任一項所述的汽車高強韌防撞梁的保溫擠出成型工藝,其特征在于:所述擠出成型工藝包括有以下步驟:
1).熔煉:將組成高強韌基材的硅鋁酸鹽、硼鋁酸鹽、高強韌中間合金采用電弧爐或電感應爐熔煉,熔煉過程先抽真空小于-0.1MPa,溫度升高至1500~2000℃,然后采用惰性氣體或氮氣保護熔煉,再加入納米氮-硅-碳、納米碳化硅、納米氮化鋁,攪拌至完全熔解并混合均勻;
加入鎂元素、銅元素、鉻元素、鍶元素、鈦元素和鋁元素使其熔解并攪拌均勻后迅速降溫至1000~1500℃;
2).擠出:再將熔融液體降溫至500~800℃靜置10~20min,控制熔體不凝固不結皮,然后在500~800℃加入預先設定好的銅模擠出機進行擠出,擠出溫度控制為500~800℃,將擠出的擠出品迅速冷卻至10~30℃,制備得到高強韌基材;
3).打磨:將得到的高強韌基材使用打磨機進行打磨和拋光,并用切割機對高強韌基材進行邊角切割,使之達到設計尺寸,并在此基礎上再次對高強韌基材進行打磨和拋光;
4).包裹:將準備好的防撞梁形狀的編織碳纖維層包裹在高強韌基材的外表面,再升溫至300~500℃,使得編織碳纖維層與高強韌基材進行緊密交聯,再緩慢降溫至10~30℃,降溫速度為2~5℃/h,再次進行打磨和拋光;
5).成型:將高交聯密度酚醛環氧型乙烯基樹脂、碳化硅、硼化硅、氮化鋁、氮化硅添加到坩堝熔煉爐熔化成樹脂液,將包裹有編織碳纖維的高強韌基材放入到銅鑄模中,設定好樹脂層的厚度為0.8~1.5cm,再將樹脂液澆入到銅鑄模中,樹脂液沉積在包裹有編織碳纖維層的高強韌基材的外表面,控制銅鑄模的溫度為10~30℃,樹脂液冷卻成型;
將噴覆后的復合材料塊體緩慢冷卻至100~200℃,降溫速率控制為0.1~0.5℃/min,使得復合材料表面的抗氧化高熵合金層凝固,再急速冷卻至10~30℃,使之固化成型;
6).后處理:將步驟5)獲得的成型的高強韌防撞梁再次裝入到銅鑄模中進行第一級固溶處理,固溶溫度為200~300℃,保溫時間1~1.5h,在10~30℃的空氣中冷卻,得第一級固溶處理后的高強韌防撞梁;
將第一級固溶處理后的防撞梁連同銅鑄模進行第二級固溶處理,固溶溫度為180~250℃,保溫時間0.5~1h,在10~30℃的空氣中冷卻,轉移時間≤12s,得第二級固溶處理后的高強韌防撞梁;
將第二級固溶處理后的防撞梁連同銅鑄模進行人工時效處理,時效溫度為120~180℃,保溫時間3~5h,在10~30℃的空氣中冷卻,取出后進行打磨和拋光,得到高強韌防撞梁成品。
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