[發(fā)明專利]易于鑄造成型的吸能防撞材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510072296.2
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104707993A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王海波
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽華通鑄業(yè)有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C22C1/08
• 代理公司: 安徽信拓律師事務(wù)所 34117
• 代理人: 鞠翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種易于鑄造成型的吸能防撞材料。

背景技術(shù)

20世紀末期，能源問題和環(huán)保問題成為兩個熱點問題，日益受到世界各國的關(guān)注，面對日益短缺的常規(guī)能源和愈發(fā)嚴重的環(huán)境污染，作為兩問題主要載體之一的汽車工業(yè)，開始做出積極的戰(zhàn)略調(diào)整，以應(yīng)對這些問題所帶來的不利影響。研發(fā)節(jié)能型汽車成為汽車工業(yè)發(fā)展的主題，人們開始關(guān)注汽車的輕量化問題，因為質(zhì)量更小的汽車所需的能源相對更少，在減少排放的同時也可以降低對環(huán)境的污染，可謂事半功倍。據(jù)國際權(quán)威部門統(tǒng)計，汽車所用燃料約60％消耗于汽車白重，汽車質(zhì)量每減輕，可降低油耗。

近年來，大量新的輕質(zhì)材料被應(yīng)用到汽車上，其中又以高強度鋼、鋁、鎂、復(fù)合材料為代表。然而，在汽車整體輕量化的大趨勢下，保險杠的輕量化比率反而在這幾年的發(fā)展中有所降低。這是因為保險杠承擔著保障碰撞安全性的任務(wù)，是碰撞的第一線，因而保險杠在設(shè)計時更需要注重安全性。

汽車前保險杠對于汽車散熱器、發(fā)動機罩板、燈具和翼子板具有很好的保護作用，汽車后保險杠可以減小汽車行李艙和尾部燈具的損傷。保險杠系統(tǒng)是當汽車與其它車輛或障礙物發(fā)生碰撞時，能保護乘客安全、降低車體損害程度。輕微事故時保險杠系統(tǒng)能吸收沖擊能量自動恢復(fù)原狀，有效地降低了汽車的修理費用。遇上嚴重撞車事故時，沖擊力經(jīng)保險橫杠被分散到整個車身，避免局部變形過大，保證乘客有足夠的生存空問。完善的車身結(jié)構(gòu)應(yīng)具備高效的動能吸收、動能分散和可潰車身設(shè)計，具有高強度的乘員艙和相應(yīng)的行人保護組件。

為了保證乘客安全，要求材料不僅具有一定的強度和剛度，而且要有良好的抗沖擊力。目前用于做汽車保險杠吸能結(jié)構(gòu)件的空心金屬管雖然具有較高的強度，但能量吸收性不及泡沫鋁，泡沫鋁是一種輕質(zhì)的抗沖擊材料，而強度性能不高又不適合單獨作為吸能的結(jié)構(gòu)件。所以若在空心金屬管內(nèi)填充泡沫鋁，得到泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)件制成的汽車保險杠，既可滿足剛度和強度要求，又可提高保險杠的能量吸收性。

然而，目前泡沫鋁制備成本居高不下，當前的一些制備工藝過程控制困難，孔結(jié)構(gòu)不均勻的問題，限制著其廣泛應(yīng)用。研究泡沫鋁的低成本制備技術(shù)意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種制造方便，實用性能好的易于鑄造成型的吸能防撞材料。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種易于鑄造成型的吸能防撞材料，其特征在于：由以下重量份數(shù)的組分制成：鋁粉100份、鎢酸鹽5份、碳化硅5份、鐵礦粉2份、硅鎢酸1份、碳化鎂0.5份、改性發(fā)泡劑0.5份、碳化鎢2份、碳化鉭3份、碳化鈮2份、紫砂泥1份、硅酸鉀0.5份、氮化硼0.5份；

上述發(fā)泡劑是由以下重量份數(shù)的組分構(gòu)成：石墨烯5份、氮化硅5份、石膏5份、硫鐵礦燒渣5份、消石灰粉5份、滑石粉0.5份、稀土混合物2份、石英砂0.5份、煅燒高嶺土0.5份；

上述改性發(fā)泡劑的制備方法為：將氮化硼、石膏、硫鐵礦燒渣、消石灰粉、滑石粉、石英砂及煅燒高嶺土粉料以無水乙醇為分散介質(zhì)，其中粉料與乙醇的質(zhì)量比為1：30，在超聲清洗機上超聲分散1小時；把經(jīng)超聲分散的混合料放入尼龍球磨罐中，加入石墨烯和稀土混合物以瑪瑙球為磨球，球料質(zhì)量比為7：1，在轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分的條件下，在球磨機中連續(xù)球磨2小時，將球磨完畢的粉料連同瑪瑙磨球一起倒入粉料盤中，在80℃下烘干，把烘干的粉料過篩，取出瑪瑙磨球，然后將混合粉研磨，直至無較大團聚為止，至此，改性發(fā)泡劑制備完畢；

本發(fā)明的另一個目的是利用上述吸能防撞材料制備防撞保險杠的方法，具體步驟如下：

1)按組分中各原料的重量配比稱取原料，把除改性發(fā)泡劑以外的其它原料混合均勻制成坯料，將坯料送入熔爐，加熱到1200-1600℃，對原料進行熔化混合；

2)增粘過程和發(fā)泡過程：向步驟1)中的熔爐中加入改性發(fā)泡劑，并以1500-2000rpm的攪拌速度攪拌5-10min，使熔體粘度增加，同時使改性發(fā)泡劑在熔體中分布均勻；

3)保溫過程：發(fā)泡劑混合均勻后，900-1100℃，保溫5-10min；

4)將步驟3)中的熔體采用鑄造模具進行鑄造成型，制得防撞保險杠。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明組分配置合理，成本低廉，減少了傳統(tǒng)的制備步驟，降低了生產(chǎn)成本，發(fā)泡劑具有增稠和發(fā)泡的雙重作用增大了材料的孔隙率，提高吸能效果。

具體實施方式