抗变形汽车用铝合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了抗变形新能源汽车用铝合金材料，所述铝合金材料由多层静电纺陶瓷膜和铝合金基体组成，所述静电纺陶瓷膜为氧化铝和碳化硅复合陶瓷膜，所述碳化硅为颗粒状附着在静电纺陶瓷膜，所述铝合金包括以下成分：铜为0.5

【技术实现步骤摘要】
抗变形汽车用铝合金材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高性能铝合金复合材料
，具体涉及抗变形新能源汽车用铝合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在金属基复合材料的大家族中，铝基复合材料比铝基体及铜铁基复合材料具有更高的比强度、比模量，以及比铝基体更低的热膨胀系数。铝基复合材料，尤其是颗粒弥散强化的铝基复合材料，不仅具有各向同性的特征，而且还具有优良的机加工性能和成本低廉等优势。铝基复合材料是指以金属铝或铝合金为基体材料，以金属或陶瓷颗粒、纤维为增强相的非均质混合物。
[0003]根据选择的增强相的不同，铝基复合材料分为纤维增强铝基复合材料和颗粒增强铝基复合材料。纤维增强铝基复合材料主要包括连续纤维增强、短纤维或者晶须增铝基复合材料等。连续纤维增强铝基复合材料的增强相常用的有硼纤维、碳化挂纤维、氧化铝纤维以及碳纤维等等。连续纤维强化铝基复合材料是最早研究的铝基复合材料。它具有良好的导电性、导热性和抗疲劳等性能，所以在航空航天、军事、汽车、电子和机械等领域作为轻质高强耐高温材料已经显示出了其巨大的优势。目前日本科学家采用碳纤维增强铝基复合材料制得的电动车制动盘，质量仅29kg，为这为高速列车轻量化做出了重要的贡献。连续纤维增强铝基复合材料在一些领域的应用已经比较成功，但是由于其制造成本过高，使其在实际的应用当中受到了很大的限制。而晶须增强铝基复合材料以其高的比强度、比模量、良好的热稳定性、耐磨损和抗疲劳等优异性能也得到了很快的发展，成为铝基复合材料的重要分支之一。到目前为止，世界各国在增强铝基复合材料的腐烛行为、热导热膨胀、超塑性等多个方面己经进行了较为深入和广泛的研究，但增强的机理、结构特征以及制备工艺等一些方面还有待进一步的深入研宄。另外如何降低成本，以便更快的加快其产业化进程也是当前面对的一个主要问题。

技术实现思路

[0004]要解决的技术问题：本专利技术的目的是提供抗变形新能源汽车用铝合金材料及其制备方法，采用静电纺丝陶瓷膜增强铝合金材料，达到轻量化并增强力学性能的效果。
[0005]技术方案：抗变形汽车用铝合金材料，所述铝合金材料由多层静电纺陶瓷膜和铝合金基体组成，所述静电纺陶瓷膜为氧化铝和碳化硅复合陶瓷膜，所述碳化硅为颗粒状附着在静电纺陶瓷膜，所述铝合金包括以下成分：铜为0.5
‑
2.0wt%；镁为0.5
‑
1.2wt%；硅为0.5
‑
1.5wt%；锌为0
‑
0.8wt%；钛为0.1
‑
0.2wt%；
锰为0.2
‑
0.8wt%；镍
‑
镧合金为0.5
‑
1.5wt%，其中镧含量为35%；余量为Al。
[0006]上述的抗变形汽车用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：S1. 将九水硝酸铝溶解于水中，然后依次加入硝酸，冰醋酸和异丙醇铝，形成氧化铝凝胶，将聚乙烯吡咯烷酮溶解于无水乙醇中，得到聚乙烯吡咯烷酮溶液，将聚乙烯吡咯烷酮溶液倒入上述氧化铝凝胶中，连续搅拌直至形成均匀的可纺性溶胶；S2. 将步骤S1制备的可纺性溶胶进行静电纺丝，调节流速大小以及接受距离，通过静电纺丝制备得到溶胶纤维膜，将溶胶纤维膜在低温下煅烧，得到不同孔隙率的氧化铝陶瓷膜；S3. 将异丙醇铝加入至无水乙醇中，搅拌至完全溶解，然后加入至明胶中，混合均匀后，再加入至含有SiC颗粒的聚乙二醇溶液中，搅拌均匀，得到氧化铝溶胶；S4. 将步骤S2制备的氧化铝陶瓷膜重复浸入到氧化铝溶胶中，取出后离心甩浆，室温干燥，然后进行烧结，冷却至室温，即得到不同孔隙率的陶瓷膜；S5.将不同孔隙率的陶瓷膜依次硬
‑
较硬
‑
软的分层模式进行堆叠，然后用铝合金液进行浇注，保温或加压浸渗，得到铝合金材料。
[0007]优选的，所述步骤S1中九水硝酸铝，异丙醇铝，硝酸和冰醋酸的摩尔比为1
‑
3:8
‑
12:12
‑
18:6
‑
10。优选的，所述步骤S1中聚乙烯吡咯烷酮溶液的浓度为7
‑
10wt%，所述聚乙烯吡咯烷酮溶液和氧化铝凝胶的体积为1:1。
[0008]优选的，所述步骤S2中接受距离为14
‑
20cm，施加的直流电压为18
‑
25kV，相对湿度为50%
‑
60%，纺丝的供给速率是2
‑
3ml/h，溶胶纤维的煅烧温度为600℃，氧化铝陶瓷膜的孔隙率为88
‑
95%，陶瓷膜的厚度为0.5
‑
1mm。
[0009]优选的，所述步骤S3中异丙醇铝，SiC和明胶的质量比5:0.2
‑
0.5:3
‑
4。
[0010]优选的，所述步骤S4中氧化铝陶瓷膜重复浸入氧化铝溶胶中1
‑
5次，烧结工艺为：先以1
‑
2℃/min的速率升温到800℃，保温2h，然后放入1300℃高温炉中保温lh。
[0011]优选的，所述步骤S5中保温渗透的温度为800
‑
900℃。
[0012]优选的，所述步骤S5中加压渗透的压力为20
‑
35MPa，在压力下凝固以后，保压5
‑
15s。
[0013]有益效果：本专利技术的具有以下优点：1、本专利技术以不同强度大小以及不同孔隙率的SiC增强Al2O3陶瓷膜作为增强材料，因为陶瓷膜是以静电纺的形式制备，纤维与纤维之间，纤维层与纤维层之间存在连通的孔洞，在浇注铝合金液体时，铝合金材料可随着连通的孔洞渗入纤维膜之间，而陶瓷纤维膜具备力学增强的效果；2、在氧化铝陶瓷膜中加入SiC陶瓷颗粒，可以进一步提高铝合金的力学性能；3、本专利技术中采用软硬不同程度，以及厚度不同的氧化铝陶瓷膜增强铝合金材料，在防撞架受力的过程中，最外层最先收到力的作用，因为在最外侧选择硬度最强的陶瓷膜进行增强，然后由内到外强度依次降低，起到层次性吸能的效果，这种结构的设置提高了材料整体的力学性能。
附图说明
[0014]图1为实施例3中步骤S2制备的陶瓷膜a；图2为实施例3中步骤S2制备的陶瓷膜b。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以下结合具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0016]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0017]实施例1抗变形汽车用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：S1. 将九水硝酸铝溶解于水中，然后依次加入硝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.抗变形汽车用铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料由多层静电纺陶瓷膜和铝合金基体组成，所述静电纺陶瓷膜为氧化铝和碳化硅复合陶瓷膜，所述碳化硅为颗粒状附着在静电纺陶瓷膜，所述铝合金包括以下成分：铜为0.5
‑
2.0wt%；镁为0.5
‑
1.2wt%；硅为0.5
‑
1.5wt%；锌为0
‑
0.8wt%；钛为0.1
‑
0.2wt%；锰为0.2
‑
0.8wt%；镍
‑
镧合金为0.5
‑
1.5wt%，其中镧含量为35%；余量为Al。2.根据权利要求1所述的抗变形汽车用铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1. 将九水硝酸铝溶解于水中，然后依次加入硝酸，冰醋酸和异丙醇铝，形成氧化铝凝胶，将聚乙烯吡咯烷酮溶解于无水乙醇中，得到聚乙烯吡咯烷酮溶液，将聚乙烯吡咯烷酮溶液倒入上述氧化铝凝胶中，连续搅拌直至形成均匀的可纺性溶胶；S2. 将步骤S1制备的可纺性溶胶进行静电纺丝，调节流速大小以及接受距离，通过静电纺丝制备得到溶胶纤维膜，将溶胶纤维膜在低温下煅烧，得到不同孔隙率的氧化铝陶瓷膜；S3. 将异丙醇铝加入至无水乙醇中，搅拌至完全溶解，然后加入至明胶中，混合均匀后，再加入至含有SiC颗粒的聚乙二醇溶液中，搅拌均匀，得到氧化铝溶胶；S4. 将步骤S2制备的氧化铝陶瓷膜重复浸入到氧化铝溶胶中，取出后离心甩浆，室温干燥，然后进行烧结，冷却至室温，即得到不同孔隙率的陶瓷膜；S5.将不同孔隙率的陶瓷膜依次从硬到软的分层模式进行堆叠，然后用铝合金液进行浇注，保温或加压浸渗，得到铝合金材料。3.根据权利要求2所述的抗变形汽车用铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中九水硝酸铝，异丙醇铝，硝酸和冰醋酸的摩尔比...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔立新，赵晓光，吴胜利，高尚辉，焦培勇，崔雷，吕涛，辛文侠，成凯，李明壮，王志伟，李芳，杨国强，李明，许英杰，王环宇，
申请(专利权)人：山东创新合金研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：