【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高强铝合金材料领域，具体涉及汽车用轻量化铝合金复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、 汽车轻量化技术包括材料轻量化技术和结构轻量化技术，材料轻量化就是采用密度较小的材料，比如镁铝合金、碳材料、高性能塑料等，来替代常用的钢铁材料以达到轻量化的目的；结构轻量化是指采用一些满足使用性能的新结构，比如拼焊板正是这样一种先进的结构，通过不同强度、 厚度的组合来实现不同的性能要求，从而达到轻量化的目的。
2、铝合金由于其轻质、高强、耐腐蚀、成形性好、导热导电性好、焊接性好、耐冲击、无毒性、无磁性、可回收再利用等优异的性能在汽车、高铁、航空、建筑和国防军工等领域有着非常广泛的应用，也是当今国内外结构材料界关注的热点。
3、碳纤维复合材料是一种碳纤维增强树脂基复合材料（carbon fiber reinforcedplastic，cfrp）。碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度碳材料，决定了碳纤维复合材料具有质轻、高强度、耐蚀性优异的特性。碳纤维复合材料的密度在1.6g/cm3左右，约为钢铁材料的1/5，而抗拉强度则超过1200mpa，成为代替钢铁材料的汽车轻量化用理想材料。碳纤维复合材料质轻高强的特性，使其逐渐应用于汽车轻量化研究。但是，由于碳纤维的价格高昂，目前碳纤维复合材料只在高端车型上进行部分应用，因此探索成本低，且强度得到保证的铝合金复合材料是当务之急。
技术实现思路
1、要解决的技术问题：本专利技术的目的是提供一种汽车用轻量化铝合金复合材料及其制
2、技术方案：一种汽车用轻量化铝合金复合材料，所述轻量化铝型材为三明治结构，所述三明治结构由芯层、面层和保护层三部分组成，所述芯层，面层和保护层的硬度不同，所述面层和保护层的强度均大于芯层的强度。
3、上述的汽车用轻量化铝合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1. 将alcl3•6h2o溶解于水中，得到alcl3溶液，然后加入al粉，加热回流反应，得到透明的溶胶，将溶胶老化后，加入pvp乙醇溶液，搅拌均匀后，得到可纺性溶胶前驱体；
5、s2. 采用静电纺丝仪器进行静电纺丝，得到孔隙率为85-95%，厚度为2-4mm前驱体膜；
6、s3. 将前驱体膜设为由面层，芯层和保护层，面层和保护层的厚度为1-1.2mm，其余为芯层，分别将前驱体膜面层和保护层的部分浸渍于聚碳硅烷溶液中，得到复合前驱体膜；
7、s4.将复合前驱体膜进行煅烧，得到复合陶瓷膜；
8、s5.将铝液浇注在复合陶瓷膜上，得到轻量化铝合金材料。
9、优选的，所述步骤s1中alcl3•6h2o和al粉的摩尔比为1：3-4，所述透明溶胶中总铝浓度为1. 7-2mol/l，所述pvp在可纺性溶胶前驱体中的含量为1.6-2.5wt%。
10、优选的，所述步骤s3中聚碳硅烷溶液的制备方法为：将pcs加入至四氢呋喃溶液中使其溶解，然后加入pvp乙醇溶液，得到聚碳硅烷溶液，其中pcs与四氢呋喃的质量体积比为1:10-12mg/ml，pvp与乙醇的质量体积比为1:6-10mg/ml。
11、优选的，所述步骤s4中将复合前驱体膜放人80℃烘箱中干燥10-24 h，再经1200-1400 ℃煅烧1-1.6 h，升温速率为2-3℃/min，得到复合陶瓷膜。
12、优选的，所述铝液的成分为fe为0.2-0.45wt%，si为0.4-0.5wt%，zn为0.1-0.25wt%，cu为0.05-0.15wt%，mg为0.05-0.2wt%，余量为al。
13、优选的，所述复合膜面层和保护层的孔隙率为80-90%。
14、优选的，所述铝液的成分为fe为0.3-0.4wt%，si为0.45-0.5wt%，zn为0.12-0.2wt%，cu为0.08-0.12wt%，mg为0.1-0.15wt%，余量为al。
15、有益效果：本专利技术汽车用轻量化铝合金复合材料及其制备方法具有以下优点：
16、本专利技术制备的铝合金复合材料采用三层结构，三层结构的分布方式为硬（面层）-软（芯层）-硬（保护层），本专利技术的铝合金复合材料宏观上呈现出“三明治”结构，从外到内依次由面层、芯层和保护层组成，且硬度呈现出高-低-高的分布，机械性能呈现出高度各向异性，同一层上不同部位的力学性能也存在差异，在受到外力冲击时，分层结构不仅有利于应力的扩散，硬度高的外层和内层能够承受刚性冲击，较软的中间层能够吸收大部分冲击能量，提高了铝合金复合材料的力学性能；
17、本专利技术采用静电纺丝制造陶瓷复合增强膜，将陶瓷符合增强膜面层和保护层为al2o3复合sic材料，芯层为al2o3，采用al2o3复合sic材料增强铝合金使得面层和保护层具有较高的硬度，而芯层仅仅是采用al2o3增强，这种结合获得了硬-软-硬的三层结构；
18、本专利技术直接采用陶瓷增强的形式获得了硬-软-硬的三层结构，方法简单，不需要采用常规热轧的方式，同时，采用这种方式增强的成本远低于碳纤维增强的成本。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种汽车用轻量化铝合金复合材料，其特征在于：所述轻量化铝型材为三明治结构，所述三明治结构由芯层、面层和保护层三部分组成，所述芯层，面层和保护层的硬度不同，所述面层和保护层的强度均大于芯层的强度。
2.根据权利要求1所述的汽车用轻量化铝合金复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的汽车用轻量化铝合金复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中AlCl3•6H2O和Al粉的摩尔比为1：3-4，所述透明溶胶中总铝浓度为1. 7-2mol/L，所述PVP在可纺性溶胶前驱体中的含量为1.6-2.5wt%。
4.根据权利要求2所述的汽车用轻量化铝合金复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中聚碳硅烷溶液的制备方法为：将PCS加入至四氢呋喃溶液中使其溶解，然后加入PVP乙醇溶液，得到聚碳硅烷溶液，其中PCS与四氢呋喃的质量体积比为1:10-12mg/mL，PVP与乙醇的质量体积比为1:6-10mg/mL。
5.根据权利要求2所述的汽车用轻量化铝合金复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中将复合前驱体膜
6.根据权利要求2所述的汽车用轻量化铝合金复合材料的制备方法，其特征在于：所述铝液的成分为Fe为0.2-0.45wt%，Si为0.4-0.5wt%，Zn为0.1-0.25wt%，Cu为0.05-0.15wt%，Mg为0.05-0.2wt%，余量为Al。
7.根据权利要求5所述的汽车用轻量化铝合金复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合膜面层和保护层的孔隙率为80-90%。
8.根据权利要求6所述的汽车用轻量化铝合金复合材料的制备方法，其特征在于：所述铝液的成分为Fe为0.3-0.4wt%，Si为0.45-0.5wt%，Zn为0.12-0.2wt%，Cu为0.08-0.12wt%，Mg为0.1-0.15wt%，余量为Al。
...【技术特征摘要】
1.一种汽车用轻量化铝合金复合材料，其特征在于：所述轻量化铝型材为三明治结构，所述三明治结构由芯层、面层和保护层三部分组成，所述芯层，面层和保护层的硬度不同，所述面层和保护层的强度均大于芯层的强度。
2.根据权利要求1所述的汽车用轻量化铝合金复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的汽车用轻量化铝合金复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中alcl3•6h2o和al粉的摩尔比为1：3-4，所述透明溶胶中总铝浓度为1. 7-2mol/l，所述pvp在可纺性溶胶前驱体中的含量为1.6-2.5wt%。
4.根据权利要求2所述的汽车用轻量化铝合金复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中聚碳硅烷溶液的制备方法为：将pcs加入至四氢呋喃溶液中使其溶解，然后加入pvp乙醇溶液，得到聚碳硅烷溶液，其中pcs与四氢呋喃的质量体积比为1:10-12mg/ml，pvp与乙醇的质量体积比为1:6-10mg/ml。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张建乡，刘健，曹帅，
申请(专利权)人：苏州创泰合金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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