本發明屬于冶金技術領域,具體涉及一種新型高性能汽車用多孔金屬復合材料。
背景技術:
隨著“節能環保”的理念越來越被社會廣泛關注,輕量化也逐步應用到普通汽車領域,在提高操控性的同時還能有出色的節油表現。現有文獻及專利報道,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泡,不能象多孔鐵、鎳等金屬可以在均勻性很強的多孔聚氨酯海綿表面采用電沉積工藝制備,因此泡沫鋁或鋁鎂合金材料的孔隙均勻性極差,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用于汽車領域,其強度和阻燃性較差,嚴重影響汽車的行駛安全性。如何研制出高強度、輕量化的優質多孔金屬復合材料仍是本領域的一大難題。
技術實現要素:
本發明提供一種新型高性能汽車用多孔金屬復合材料,以解決現有泡沫鋁或鋁鎂合金材料的孔隙均勻性極差,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用于汽車領域,其強度和阻燃性較差,嚴重影響汽車的行駛安全性等問題。本發明制得的新型高性能汽車用多孔金屬復合材料的各項性能指標均優于同厚度、同規格的聚氨酯夾心板材料和鋁鎂合金泡沫材料,可以廣泛應用于汽車領域;本發明制得的新型高性能汽車用多孔金屬復合材料孔隙均勻性好、強度大、量化輕,有效提高了汽車的行駛安全性。
為解決以上技術問題,本發明采用以下技術方案:
一種新型高性能汽車用多孔金屬復合材料,以重量為單位,由以下原料制成:基體190-350份、涂層10-15份;
所述基體,以重量為單位,由以下原料制成:鐵粉126-152份、氧化鋯粉15-22份、氮化鋁粉14-18份、碳化硅粉12-16份、氮化硅粉10-14份、堇青石粉8-12份、石英粉8-10份、聚乙烯醇6-9份、二氧化鋯溶膠溶4-8份、甲基纖維素3-5份、聚乙烯羧丁醛4-6份、造孔劑10-16份、環氧硅烷0.8-1.6份、馬來酸酐接枝相容劑0.6-1.5份、磷石膏0.8-1.2份、丙烯酸型架橋劑0.6-1份、丙烯酸酯0.5-0.8份、701粉0.4-0.6份、聚合氯化鋁0.4-0.6份、肪酸類穩定劑0.2-0.4份、苯乙烯0.2-0.3份;
所述造孔劑以重量為單位,由以下原料制成:石蠟12-16份、硬脂酸10-15份、氯化鈉6-8份、碳酸銨8-14份、尿素4-6份;
所述環氧硅烷為偶聯劑;
所述磷石膏為安定劑;
所述丙烯酸酯為調節劑;
所述701粉為強化劑;
所述聚合氯化鋁為聚凝劑;
所述苯乙烯為終止劑;
所述涂層,以重量為單位,由以下原料制成:鋁粉16-20份、鎳粉14-18份、鈦粉6-8份、鉬粉4-5份、釩粉3-5份、釔粉2-4份、鎂粉1-2份、鈷粉1-2份、鉛粉2-3份、偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯0.1-0.2份、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷0.3-0.5份、鉑催化劑0.1-0.2份、粘結劑0.6-0.8份、環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.2-0.4份;
所述偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯為引發劑;
所述2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷為交聯劑;
所述粘結劑以重量為單位,由以下原料制成:聚乙烯醇10-14份、強甲基纖維素8-12份、聚氧化乙烯16-20份;
所述環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷為增粘劑;
所述新型高性能汽車用多孔金屬復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:將聚乙烯醇、二氧化鋯溶膠溶、聚乙烯羧丁醛溶解在5-9倍于其總質量份數的水中,隨后投入甲基纖維素,浸泡5-8h后在66-74℃下干燥至含水量≤8%,制得混合物Ⅰ;
S2:將鐵粉、氧化鋯粉、氮化鋁粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、造孔劑、環氧硅烷、馬來酸酐接枝相容劑、磷石膏、丙烯酸型架橋劑、丙烯酸酯、701粉、聚合氯化鋁、肪酸類穩定劑、苯乙烯、400-700份水在微波功率為100-400W,溫度為550-600℃,轉速為200-500r/min下攪拌4-6h,接著所得物干燥至含水量≤8%,制得混合物Ⅱ;
S3:將步驟S1制得的混合物Ⅰ與步驟S2制得的混合物Ⅱ在溫度為220-250℃,轉速為200-500r/min下攪拌1.5-2h,投入球磨機中球磨處理,使所得物料的方孔篩余量≤0.12%,制得混合物Ⅲ;
S4:將步驟步驟S3制得的混合物Ⅲ送入模具中,在壓力為540-580MPa下壓制成型,在氮氣保護下以420-540℃的溫度燒結4-8h,經自然冷卻至室溫,制得基體;
S5:將鋁粉、鎳粉、鈦粉、鉬粉、釩粉、釔粉、鎂粉、鈷粉、鉛粉在轉速為200-300r/min下攪拌6-10min,制得混合物Ⅳ;
S6:向步驟S5制得的混合物Ⅳ中加入偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷、鉑催化劑、粘結劑、環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷,在微波功率為200-400W,溫度為180-220℃,轉速為200-400r/min下攪拌1-2h,制得混合物Ⅴ;
S7:采用1200-1400℃的噴涂溫度將步驟S6制得的混合物Ⅴ均勻熱噴涂在步驟S4制得的基體表面上,制得復合坯體;
S8:將步驟S7制得的復合坯體使用平面磨床對噴涂層進行打磨,使其成為平面狀態并完全覆蓋基體多孔泡沫表面的孔隙,制得打磨好的復合坯體;
S9:將步驟S8制得的打磨好的復合坯體置于溫度為1020-1100℃、有保護氣體的熱處理爐中進行熱處理,保溫時間為5-6h,經自然冷卻至室溫,制得新型高性能汽車用多孔金屬復合材料。
進一步地,所述鐵粉、氧化鋯粉、氮化鋁粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、701粉的粒徑均為5-100μm。
進一步地,所述基體的厚度為2-45mm,開孔率為35%-92%,密度為850-1500g/m2。
進一步地,所述鋁粉、鎳粉、鐵粉、鈦粉、鉬粉、釩粉、釔粉、鎂粉、鈷粉、鉛粉的粒徑均為0.1-4μm。
進一步地,所述涂層厚度為10-100μm。
進一步地,步驟S9中所述保護氣體為氮氣、乙炔、氫氣按體積比=60-70:28-36:2-4的混合氣體。
進一步地,所述保護氣體為氮氣、乙炔、氫氣按體積比=70:28:2的混合氣體。
本發明具有以下有益效果:
(1)本發明制得的新型高性能汽車用多孔金屬復合材料的各項性能指標均優于同厚度、同規格的聚氨酯夾心板材料和鋁鎂合金泡沫材料,其中抗沖擊強度達到了636.64MPa以上,抗拉強度達到了675.09 MP以上,硬度達到了281.22HRC以上,拉伸率達到了23.39%以上,吸音性達到了71.33dB以上,比鋼度達到了172.37α/ρ以上,具有良好的機械性能和吸音性,可以廣泛應用于汽車領域。
(2)本發明制得的新型高性能汽車用多孔金屬復合材料孔隙均勻性好、強度大、量化輕,有效提高了汽車的行駛安全性。
【具體實施方式】
為便于更好地理解本發明,通過以下實施例加以說明,這些實施例屬于本發明的保護范圍,但不限制本發明的保護范圍。
在實施例中,所述新型高性能汽車用多孔金屬復合材料,以重量為單位,由以下原料制成:基體190-350份、涂層10-15份;
所述基體,以重量為單位,由以下原料制成:鐵粉126-152份、氧化鋯粉15-22份、氮化鋁粉14-18份、碳化硅粉12-16份、氮化硅粉10-14份、堇青石粉8-12份、石英粉8-10份、聚乙烯醇6-9份、二氧化鋯溶膠溶4-8份、甲基纖維素3-5份、聚乙烯羧丁醛4-6份、造孔劑10-16份、環氧硅烷0.8-1.6份、馬來酸酐接枝相容劑0.6-1.5份、磷石膏0.8-1.2份、丙烯酸型架橋劑0.6-1份、丙烯酸酯0.5-0.8份、701粉0.4-0.6份、聚合氯化鋁0.4-0.6份、肪酸類穩定劑0.2-0.4份、苯乙烯0.2-0.3份;
所述造孔劑以重量為單位,由以下原料制成:石蠟12-16份、硬脂酸10-15份、氯化鈉6-8份、碳酸銨8-14份、尿素4-6份;
所述環氧硅烷為偶聯劑;
所述磷石膏為安定劑;
所述丙烯酸酯為調節劑;
所述701粉為強化劑;
所述聚合氯化鋁為聚凝劑;
所述苯乙烯為終止劑;
所述鐵粉、氧化鋯粉、氮化鋁粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、701粉的粒徑均為5-100μm;
所述基體的厚度為2-45mm,開孔率為35%-92%,密度為850-1500g/m2;
所述涂層,以重量為單位,由以下原料制成:鋁粉16-20份、鎳粉14-18份、鈦粉6-8份、鉬粉4-5份、釩粉3-5份、釔粉2-4份、鎂粉1-2份、鈷粉1-2份、鉛粉2-3份、偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯0.1-0.2份、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷0.3-0.5份、鉑催化劑0.1-0.2份、粘結劑0.6-0.8份、環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.2-0.4份;
所述偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯為引發劑;
所述2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷為交聯劑;
所述粘結劑以重量為單位,由以下原料制成:聚乙烯醇10-14份、強甲基纖維素8-12份、聚氧化乙烯16-20份;
所述環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷為增粘劑;
所述鋁粉、鎳粉、鐵粉、鈦粉、鉬粉、釩粉、釔粉、鎂粉、鈷粉、鉛粉的粒徑均為0.1-4μm;
所述涂層厚度為10-100μm;
所述新型高性能汽車用多孔金屬復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:將聚乙烯醇、二氧化鋯溶膠溶、聚乙烯羧丁醛溶解在5-9倍于其總質量份數的水中,隨后投入甲基纖維素,浸泡5-8h后在66-74℃下干燥至含水量≤8%,制得混合物Ⅰ;
S2:將鐵粉、氧化鋯粉、氮化鋁粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、造孔劑、環氧硅烷、馬來酸酐接枝相容劑、磷石膏、丙烯酸型架橋劑、丙烯酸酯、701粉、聚合氯化鋁、肪酸類穩定劑、苯乙烯、400-700份水在微波功率為100-400W,溫度為550-600℃,轉速為200-500r/min下攪拌4-6h,接著所得物干燥至含水量≤8%,制得混合物Ⅱ;
S3:將步驟S1制得的混合物Ⅰ與步驟S2制得的混合物Ⅱ在溫度為220-250℃,轉速為200-500r/min下攪拌1.5-2h,投入球磨機中球磨處理,使所得物料的方孔篩余量≤0.12%,制得混合物Ⅲ;
S4:將步驟步驟S3制得的混合物Ⅲ送入模具中,在壓力為540-580MPa下壓制成型,在氮氣保護下以420-540℃的溫度燒結4-8h,經自然冷卻至室溫,制得基體;
S5:將鋁粉、鎳粉、鈦粉、鉬粉、釩粉、釔粉、鎂粉、鈷粉、鉛粉在轉速為200-300r/min下攪拌6-10min,制得混合物Ⅳ;
S6:向步驟S5制得的混合物Ⅳ中加入偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷、鉑催化劑、粘結劑、環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷,在微波功率為200-400W,溫度為180-220℃,轉速為200-400r/min下攪拌1-2h,制得混合物Ⅴ;
S7:采用1200-1400℃的噴涂溫度將步驟S6制得的混合物Ⅴ均勻熱噴涂在步驟S4制得的基體表面上,制得復合坯體;
S8:將步驟S7制得的復合坯體使用平面磨床對噴涂層進行打磨,使其成為平面狀態并完全覆蓋基體多孔泡沫表面的孔隙,制得打磨好的復合坯體;
S9:將步驟S8制得的打磨好的復合坯體置于溫度為1020-1100℃、有保護氣體的熱處理爐中進行熱處理,保溫時間為5-6h,經自然冷卻至室溫,制得新型高性能汽車用多孔金屬復合材料,所述保護氣體為氮氣、乙炔、氫氣按體積比=60-70:28-36:2-4的混合氣體。
實施例1
一種新型高性能汽車用多孔金屬復合材料,以重量為單位,由以下原料制成:基體270份、涂層13份;
所述基體,以重量為單位,由以下原料制成:鐵粉140份、氧化鋯粉18份、氮化鋁粉16份、碳化硅粉14份、氮化硅粉12份、堇青石粉10份、石英粉9份、聚乙烯醇8份、二氧化鋯溶膠溶6份、甲基纖維素4份、聚乙烯羧丁醛5份、造孔劑13份、環氧硅烷1.2份、馬來酸酐接枝相容劑1份、磷石膏1份、丙烯酸型架橋劑0.8份、丙烯酸酯1.2份、701粉0.5份、聚合氯化鋁0.5份、肪酸類穩定劑0.3份、苯乙烯0.2份;
所述造孔劑以重量為單位,由以下原料制成:石蠟14份、硬脂酸13份、氯化鈉7份、碳酸銨12份、尿素5份;
所述環氧硅烷為偶聯劑;
所述磷石膏為安定劑;
所述丙烯酸酯為調節劑;
所述701粉為強化劑;
所述聚合氯化鋁為聚凝劑;
所述苯乙烯為終止劑;
所述鐵粉、氧化鋯粉、氮化鋁粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、701粉的粒徑均為5-100μm;
所述基體的厚度為24mm,開孔率為65%,密度為1200g/m2;
所述涂層,以重量為單位,由以下原料制成:鋁粉18份、鎳粉16份、鈦粉7份、鉬粉4.5份、釩粉4份、釔粉3份、鎂粉1.5份、鈷粉1.5份、鉛粉2.5份、偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯0.1份、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷0.4份、鉑催化劑0.1份、粘結劑0.7份、環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.3份;
所述偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯為引發劑;
所述2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷為交聯劑;
所述粘結劑以重量為單位,由以下原料制成:聚乙烯醇12份、強甲基纖維素10份、聚氧化乙烯18份;
所述環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷為增粘劑;
所述鋁粉、鎳粉、鐵粉、鈦粉、鉬粉、釩粉、釔粉、鎂粉、鈷粉、鉛粉的粒徑均為0.1-4μm;
所述涂層厚度為60μm;
所述新型高性能汽車用多孔金屬復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:將聚乙烯醇、二氧化鋯溶膠溶、聚乙烯羧丁醛溶解在7倍于其總質量份數的水中,隨后投入甲基纖維素,浸泡6h后在72℃下干燥至含水量為8%,制得混合物Ⅰ;
S2:將鐵粉、氧化鋯粉、氮化鋁粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、造孔劑、環氧硅烷、馬來酸酐接枝相容劑、磷石膏、丙烯酸型架橋劑、丙烯酸酯、701粉、聚合氯化鋁、肪酸類穩定劑、苯乙烯、600份水在微波功率為300W,溫度為580℃,轉速為400r/min下攪拌5h,接著所得物干燥至含水量為8%,制得混合物Ⅱ;
S3:將步驟S1制得的混合物Ⅰ與步驟S2制得的混合物Ⅱ在溫度為240℃,轉速為400r/min下攪拌1.8h,投入球磨機中球磨處理,使所得物料的方孔篩余量≤0.12%,制得混合物Ⅲ;
S4:將步驟步驟S3制得的混合物Ⅲ送入模具中,在壓力為560MPa下壓制成型,在氮氣保護下以500℃的溫度燒結6h,經自然冷卻至室溫,制得基體;
S5:將鋁粉、鎳粉、鈦粉、鉬粉、釩粉、釔粉、鎂粉、鈷粉、鉛粉在轉速為250r/min下攪拌8min,制得混合物Ⅳ;
S6:向步驟S5制得的混合物Ⅳ中加入偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷、鉑催化劑、粘結劑、環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷,在微波功率為300W,溫度為200℃,轉速為300r/min下攪拌1.5h,制得混合物Ⅴ;
S7:采用1300℃的噴涂溫度將步驟S6制得的混合物Ⅴ均勻熱噴涂在步驟S4制得的基體表面上,制得復合坯體;
S8:將步驟S7制得的復合坯體使用平面磨床對噴涂層進行打磨,使其成為平面狀態并完全覆蓋基體多孔泡沫表面的孔隙,制得打磨好的復合坯體;
S9:將步驟S8制得的打磨好的復合坯體置于溫度為1080℃、有保護氣體的熱處理爐中進行熱處理,保溫時間為5.5h,經自然冷卻至室溫,制得新型高性能汽車用多孔金屬復合材料,所述保護氣體為氮氣、乙炔、氫氣按體積比=65:32:3的混合氣體。
實施例2
一種新型高性能汽車用多孔金屬復合材料,以重量為單位,由以下原料制成:基體190份、涂層10份;
所述基體,以重量為單位,由以下原料制成:鐵粉126份、氧化鋯粉15份、氮化鋁粉14份、碳化硅粉12份、氮化硅粉10份、堇青石粉8份、石英粉8份、聚乙烯醇6份、二氧化鋯溶膠溶4份、甲基纖維素3份、聚乙烯羧丁醛4份、造孔劑10份、環氧硅烷0.8份、馬來酸酐接枝相容劑0.6份、磷石膏0.8份、丙烯酸型架橋劑0.6份、丙烯酸酯0.5份、701粉0.4份、聚合氯化鋁0.4份、肪酸類穩定劑0.2份、苯乙烯0.2份;
所述造孔劑以重量為單位,由以下原料制成:石蠟12份、硬脂酸10份、氯化鈉6份、碳酸銨8份、尿素4份;
所述環氧硅烷為偶聯劑;
所述磷石膏為安定劑;
所述丙烯酸酯為調節劑;
所述701粉為強化劑;
所述聚合氯化鋁為聚凝劑;
所述苯乙烯為終止劑;
所述鐵粉、氧化鋯粉、氮化鋁粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、701粉的粒徑均為5-100μm;
所述基體的厚度為2mm,開孔率為35%,密度為850g/m2;
所述涂層,以重量為單位,由以下原料制成:鋁粉16份、鎳粉14份、鈦粉6份、鉬粉4份、釩粉3份、釔粉2份、鎂粉1份、鈷粉1份、鉛粉2份、偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯0.1份、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷0.3份、鉑催化劑0.1份、粘結劑0.6份、環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.2份;
所述偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯為引發劑;
所述2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷為交聯劑;
所述粘結劑以重量為單位,由以下原料制成:聚乙烯醇10份、強甲基纖維素8份、聚氧化乙烯16份;
所述環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷為增粘劑;
所述鋁粉、鎳粉、鐵粉、鈦粉、鉬粉、釩粉、釔粉、鎂粉、鈷粉、鉛粉的粒徑均為0.1-4μm;
所述涂層厚度為10μm;
所述新型高性能汽車用多孔金屬復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:將聚乙烯醇、二氧化鋯溶膠溶、聚乙烯羧丁醛溶解在5倍于其總質量份數的水中,隨后投入甲基纖維素,浸泡8h后在66℃下干燥至含水量為6%,制得混合物Ⅰ;
S2:將鐵粉、氧化鋯粉、氮化鋁粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、造孔劑、環氧硅烷、馬來酸酐接枝相容劑、磷石膏、丙烯酸型架橋劑、丙烯酸酯、701粉、聚合氯化鋁、肪酸類穩定劑、苯乙烯、400份水在微波功率為100W,溫度為550℃,轉速為200r/min下攪拌6h,接著所得物干燥至含水量為6%,制得混合物Ⅱ;
S3:將步驟S1制得的混合物Ⅰ與步驟S2制得的混合物Ⅱ在溫度為220℃,轉速為200r/min下攪拌2h,投入球磨機中球磨處理,使所得物料的方孔篩余量≤0.12%,制得混合物Ⅲ;
S4:將步驟步驟S3制得的混合物Ⅲ送入模具中,在壓力為540MPa下壓制成型,在氮氣保護下以420℃的溫度燒結8h,經自然冷卻至室溫,制得基體;
S5:將鋁粉、鎳粉、鈦粉、鉬粉、釩粉、釔粉、鎂粉、鈷粉、鉛粉在轉速為200r/min下攪拌10min,制得混合物Ⅳ;
S6:向步驟S5制得的混合物Ⅳ中加入偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷、鉑催化劑、粘結劑、環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷,在微波功率為200W,溫度為180℃,轉速為200r/min下攪拌2h,制得混合物Ⅴ;
S7:采用1200℃的噴涂溫度將步驟S6制得的混合物Ⅴ均勻熱噴涂在步驟S4制得的基體表面上,制得復合坯體;
S8:將步驟S7制得的復合坯體使用平面磨床對噴涂層進行打磨,使其成為平面狀態并完全覆蓋基體多孔泡沫表面的孔隙,制得打磨好的復合坯體;
S9:將步驟S8制得的打磨好的復合坯體置于溫度為1020℃、有保護氣體的熱處理爐中進行熱處理,保溫時間為6h,經自然冷卻至室溫,制得新型高性能汽車用多孔金屬復合材料,所述保護氣體為氮氣、乙炔、氫氣按體積比=60:36:2的混合氣體。
實施例3
一種新型高性能汽車用多孔金屬復合材料,以重量為單位,由以下原料制成:基體350份、涂層15份;
所述基體,以重量為單位,由以下原料制成:鐵粉152份、氧化鋯粉22份、氮化鋁粉18份、碳化硅粉16份、氮化硅粉14份、堇青石粉12份、石英粉10份、聚乙烯醇9份、二氧化鋯溶膠溶8份、甲基纖維素5份、聚乙烯羧丁醛6份、造孔劑16份、環氧硅烷1.6份、馬來酸酐接枝相容劑1.5份、磷石膏1.2份、丙烯酸型架橋劑1份、丙烯酸酯0.8份、701粉0.6份、聚合氯化鋁0.6份、肪酸類穩定劑0.4份、苯乙烯0.3份;
所述造孔劑以重量為單位,由以下原料制成:石蠟16份、硬脂酸15份、氯化鈉8份、碳酸銨14份、尿素6份;
所述環氧硅烷為偶聯劑;
所述磷石膏為安定劑;
所述丙烯酸酯為調節劑;
所述701粉為強化劑;
所述聚合氯化鋁為聚凝劑;
所述苯乙烯為終止劑;
所述鐵粉、氧化鋯粉、氮化鋁粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、701粉的粒徑均為5-100μm;
所述基體的厚度為45mm,開孔率為92%,密度為1500g/m2;
所述涂層,以重量為單位,由以下原料制成:鋁粉20份、鎳粉18份、鈦粉8份、鉬粉5份、釩粉5份、釔粉4份、鎂粉2份、鈷粉2份、鉛粉3份、偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯0.2份、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷-0.5份、鉑催化劑0.2份、粘結劑0.8份、環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.4份;
所述偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯為引發劑;
所述2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷為交聯劑;
所述粘結劑以重量為單位,由以下原料制成:聚乙烯醇14份、強甲基纖維素12份、聚氧化乙烯20份;
所述環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷為增粘劑;
所述鋁粉、鎳粉、鐵粉、鈦粉、鉬粉、釩粉、釔粉、鎂粉、鈷粉、鉛粉的粒徑均為0.1-4μm;
所述涂層厚度為100μm;
所述新型高性能汽車用多孔金屬復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:將聚乙烯醇、二氧化鋯溶膠溶、聚乙烯羧丁醛溶解在9倍于其總質量份數的水中,隨后投入甲基纖維素,浸泡5h后在74℃下干燥至含水量為5%,制得混合物Ⅰ;
S2:將鐵粉、氧化鋯粉、氮化鋁粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、造孔劑、環氧硅烷、馬來酸酐接枝相容劑、磷石膏、丙烯酸型架橋劑、丙烯酸酯、701粉、聚合氯化鋁、肪酸類穩定劑、苯乙烯、700份水在微波功率為400W,溫度為600℃,轉速為500r/min下攪拌4h,接著所得物干燥至含水量≤8%,制得混合物Ⅱ;
S3:將步驟S1制得的混合物Ⅰ與步驟S2制得的混合物Ⅱ在溫度為250℃,轉速為500r/min下攪拌1.5h,投入球磨機中球磨處理,使所得物料的方孔篩余量≤0.12%,制得混合物Ⅲ;
S4:將步驟步驟S3制得的混合物Ⅲ送入模具中,在壓力為580MPa下壓制成型,在氮氣保護下以540℃的溫度燒結4h,經自然冷卻至室溫,制得基體;
S5:將鋁粉、鎳粉、鈦粉、鉬粉、釩粉、釔粉、鎂粉、鈷粉、鉛粉在轉速為300r/min下攪拌6min,制得混合物Ⅳ;
S6:向步驟S5制得的混合物Ⅳ中加入偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷、鉑催化劑、粘結劑、環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷,在微波功率為400W,溫度為220℃,轉速為400r/min下攪拌1h,制得混合物Ⅴ;
S7:采用1400℃的噴涂溫度將步驟S6制得的混合物Ⅴ均勻熱噴涂在步驟S4制得的基體表面上,制得復合坯體;
S8:將步驟S7制得的復合坯體使用平面磨床對噴涂層進行打磨,使其成為平面狀態并完全覆蓋基體多孔泡沫表面的孔隙,制得打磨好的復合坯體;
S9:將步驟S8制得的打磨好的復合坯體置于溫度為1100℃、有保護氣體的熱處理爐中進行熱處理,保溫時間為5h,經自然冷卻至室溫,制得新型高性能汽車用多孔金屬復合材料,所述保護氣體為氮氣、乙炔、氫氣按體積比=70:28:2的混合氣體。
將實施例1-3制備的新型高性能汽車用多孔金屬復合材料和實施例1-3制備的新型高性能汽車用多孔金屬復合材料同厚度規格的聚氨酯復合板材料、鋁鎂合金泡沫材料切成相同面積的樣片,分別進行抗沖擊強度、抗拉強度、硬度、拉伸率、吸音性和比鋼度的性能對比檢測,檢測結果如下表所示。
從上表結果可以看出,本發明制得的新型高性能汽車用多孔金屬復合材料的各項性能指標均優于同厚度、同規格的聚氨酯夾心板材料和鋁鎂合金泡沫材料,其中抗沖擊強度達到了636.64MPa以上,抗拉強度達到了675.09 MPa 以上,硬度達到了281.22HRC以上,拉伸率達到了23.39%以上,吸音性達到了71.33dB以上,比鋼度達到了172.37α/ρ以上,具有良好的機械性能和吸音性,可以廣泛應用于汽車領域。
以上內容不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明,對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干簡單推演或替換,都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護范圍。