[發(fā)明專利]一種輕質(zhì)化結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710338174.2
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107142448A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃小兵;劉亮亮;申有名;張向陽;郭雨芳
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南文理學(xué)院
• 主分類號: C23C12/02
• 分類號: C23C12/02
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙)32258
• 代理人: 王美華,任曉嵐

本發(fā)明屬于復(fù)合金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種輕質(zhì)化結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法：在真空熱處理條件下，于多孔基體材料的表層采用熱滲透技術(shù)負(fù)載Al?Ti?SiC合金粉末，再于合金粉末表面涂覆聚氨酯樹脂并烘干?；w材料表層負(fù)載了高強度合金涂層，保留了其內(nèi)部孔連接結(jié)構(gòu)的致密性和強度，更有效增強了材料的抗拉強度和延伸性能，提升了抗沖擊性能，采用該材料制作的汽車防護板以及相關(guān)結(jié)構(gòu)件，其耐沖擊、吸收能量性能、體積質(zhì)量比更加優(yōu)越。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種輕質(zhì)化結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著“節(jié)能環(huán)?！钡睦砟钤絹碓奖簧鐣V泛關(guān)注，輕量化也逐步應(yīng)用到普通汽車領(lǐng)域，在提高操控性的同時還能有出色的節(jié)油表現(xiàn)。降低汽車重量的途徑是在車身上大量使用輕型多孔材料，如鋁、鎂等合金多孔材料、聚氨酯夾心板材料，這些材料的制造成本較高，鋁、鎂等合金多孔材料只能采取本體金屬熱融發(fā)泡，而該方法制備的材料孔隙均勻性極差，通孔與閉孔互相混合并存，無法有效起到汽車輕量化的作用，同時，孔隙的不均性也會造成材料的承受力不均勻；聚氨酯夾心板材料應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，其強度和阻燃性較差，嚴(yán)重影響汽車的行駛安全性。如何研制出高強度、輕量化的優(yōu)質(zhì)多孔金屬復(fù)合材料仍是本領(lǐng)域的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有汽車用復(fù)合材料存在的上述問題，提供一種能夠有效降低汽車整車質(zhì)量、可吸收撞擊能量、可塑性高、阻燃性強的輕質(zhì)化結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法：

在真空熱處理條件下，在多孔基體材料的表層采用熱滲透技術(shù)負(fù)載Al-Ti-SiC合金粉末，再于合金粉末表面涂覆聚氨酯樹脂膜，并在300～500℃條件下烘干即可，

其中，多孔基體材料為多孔泡沫鐵，其厚度為1～50mm，開孔率為20～90％，質(zhì)量密度為800～3500g/m²，平均孔徑為100-500um，

作為優(yōu)選：對多孔泡沫鐵進行熱滲透之前，先將其置于溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)5～8％的稀鹽酸溶液中浸泡5～10min，去除材料表面的氧化膜，隨后將材料用自來水清洗干凈并烘干；

負(fù)載Al-Ti-SiC合金粉末的方法為，將氫氧化鋁粉末、二氧化鈦粉末、碳化硅粉末以及水混合充分，于2.0*10^-2Pa的真空度、800～1500℃的熱滲透溫度下，對多孔基體材料進行真空熱滲透，直至合金粉末滲透進入多孔基底材料厚度的1/5～2/5，再將負(fù)載后的多孔基體材料置于500～1000℃下保溫5～10小時，

其中，氫氧化鋁粉末、二氧化鈦粉末、碳化硅粉末以及水的用量按重量百分比計算為，氫氧化鋁粉末70～85％、二氧化鈦粉末5～10％、碳化硅粉末5～10％、水5～10％，氫氧化鋁粉末、二氧化鈦粉末、碳化硅粉末的顆粒尺寸均為0.05～1.5mm，

通過擠壓設(shè)備將分子量為10000～50000的聚氨酯樹脂擠壓到材料內(nèi)孔，以實現(xiàn)聚氨酯樹脂在合金粉末表面的涂覆，擠壓壓力控制在0.1～1Mpa，通過擠壓壓力控制聚氨酯樹脂進入基材的縱向深度為1～5mm。

本發(fā)明的有益效果在于：主體材料為多孔泡沫金屬，能有效減輕汽車重量，重量可下降60％以上；

本發(fā)明在選擇氫氧化鋁作為合金粉末的基礎(chǔ)上采用熱滲透的涂覆工藝，熱滲透涂覆過程中氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為氧化鋁，并且與二氧化鈦等其他成分綜合反應(yīng)后形成了共熔體，結(jié)構(gòu)更為牢固，涂層整體性更好，

材料具有高強度、高抗疲勞性，由此制作的結(jié)構(gòu)材料不僅具有較高的承載強度，同時可以吸收60％以上撞擊能量，大大提升了汽車的安全性能；

在多孔金屬材料表層負(fù)載了高強度的Al-Ti-SiC合金，保留了其內(nèi)部孔連接結(jié)構(gòu)的致密性和強度，更有效增強了材料的抗拉強度和延伸性能，提升了常規(guī)多孔金屬抗沖擊性能，由此采用該材料制作的汽車防護板以及相關(guān)結(jié)構(gòu)件，其耐沖擊、吸收能量性能、體積質(zhì)量比更加優(yōu)越；