本發明屬于新能源汽車零部件制造工業技術領域，具體涉及一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料及其制備方法。
背景技術：
隨著汽車輕量化一直是各大汽車生產企業致力于研究的問題。鋁由于其質輕等優點越來越引起人們的重視。通過使用鋁，并在其中添加合金，來在輕量化材料領域尋求突破，是個很值得研究的方向。但目前已有的鋁合金及制備此種鋁合金的方法都不太適于汽車承載用。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的缺陷，本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料及及其制備方法，該方法制備的產品對合金成分優化創新，拓寬鑄造鋁合金應用新領域，可很好地作為輕量化材料應用于汽車上。
為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：
本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，它包括以下重量份原料制成：鋁合金50-70、碳纖維材料20-30和聚氨酯樹脂10-25，所述鋁合金呈發泡體結構，發泡體孔隙內注入碳纖維材料與聚氨酯樹脂混合物；所述碳纖維材料主要由聚丙烯基碳纖和石墨纖維組成，聚丙烯基碳纖和石墨纖維的質量比為1：（2~3）。
根據上述汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，所述鋁合金包括mg：2.0-2.4％，zn：2.8-3.3％，cu：0.2-0.5％，cr：0.1-0.3％，ti：0.1-0.2％，si≤0.20％，余量是鋁。
根據上述的汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，所述聚氨酯樹脂采用改性聚氨酯樹脂，改性聚氨酯樹脂的改性材料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米碳化硅。
根據上述的汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，所述改性聚氨酯的制備方法是將聚氨酯加入到乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，加入活性稀釋劑和交聯劑作為助劑，快速攪拌1-2h，最后加入改性材料，密封攪拌0.3-0.5h，攪拌速度為3000-4000r/min。
根據上述的汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）將mg、zn、cu、ti、si的可溶性鹽加入到可溶性鋁鹽粉末中，進行攪拌充分混合得到混合粉末；
（2）加入混合粉末加入到水中，并加入分散劑，形成分散性良好的懸濁液；
（3）采用棉花塊吸附懸濁液，然后進行高溫燒結，得到發泡體結構的鋁合金；
（4）將碳纖維材料加入到聚氨酯樹脂中，攪拌得到混合液；
（5）脫脂棉吸附混合液，然后注入鋁合金發泡體結構，然后高溫燒結，反復多次，得到碳纖維強力鋁合金；
（6）將碳纖維強力鋁合金放入到步驟（2）中鋁合金懸濁液中，然后高溫燒結，即可得到所述的輕量化復合材料。
與現有技術相比，本發明的優點在于：
1、本發明對合金成分優化創新，拓寬鑄造鋁合金應用新領域，可很好地作為輕量化材料應用于汽車上。
2、本發明制備的復合材料不僅具有密度小、耐腐蝕、耐沖擊等優點，而且易于制造各種形狀的曲面，便于一體成形，減少裝配工序。
具體實施方式
以下實施例是對本發明內容進行詳細具體的說明，但本發明的內容并不限定如此。
實施例1：
本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，它包括以下重量份原料制成：鋁合金50-70、碳纖維材料20-30和聚氨酯樹脂10-25，所述鋁合金呈發泡體結構，發泡體孔隙內注入碳纖維材料與聚氨酯樹脂混合物；所述碳纖維材料主要由聚丙烯基碳纖和石墨纖維組成，聚丙烯基碳纖和石墨纖維的質量比為1：（2~3）；
所述鋁合金包括mg：2.0-2.4％，zn：2.8-3.3％，cu：0.2-0.5％，cr：0.1-0.3％，ti：0.1-0.2％，si≤0.20％，余量是鋁。
所述聚氨酯樹脂采用改性聚氨酯樹脂，改性聚氨酯樹脂的改性材料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米碳化硅，所述改性聚氨酯的制備方法是將聚氨酯加入到乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，加入活性稀釋劑和交聯劑作為助劑，快速攪拌1-2h，最后加入改性材料，密封攪拌0.3-0.5h，攪拌速度為3000-4000r/min。
所述的汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）將mg、zn、cu、ti、si的可溶性鹽加入到可溶性鋁鹽粉末中，進行攪拌充分混合得到混合粉末；
（2）加入混合粉末加入到水中，并加入分散劑，形成分散性良好的懸濁液；
（3）采用棉花塊吸附懸濁液，然后進行高溫燒結，得到發泡體結構的鋁合金；
（4）將碳纖維材料加入到聚氨酯樹脂中，攪拌得到混合液；
（5）脫脂棉吸附混合液，然后注入鋁合金發泡體結構，然后高溫燒結，反復多次，得到碳纖維強力鋁合金；
（6）將碳纖維強力鋁合金放入到步驟（2）中鋁合金懸濁液中，然后高溫燒結，即可得到所述的輕量化復合材料。
實施例2：
本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，它包括以下重量份原料制成：鋁合金50、碳纖維材料30和聚氨酯樹脂10，所述鋁合金呈發泡體結構，發泡體孔隙內注入碳纖維材料與聚氨酯樹脂混合物；所述碳纖維材料主要由聚丙烯基碳纖和石墨纖維組成，聚丙烯基碳纖和石墨纖維的質量比為1：2。
所述聚氨酯樹脂采用改性聚氨酯樹脂，改性聚氨酯樹脂的改性材料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米碳化硅，所述改性聚氨酯的制備方法是將聚氨酯加入到乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，加入活性稀釋劑和交聯劑作為助劑，快速攪拌1h，最后加入改性材料，密封攪拌0.5h，攪拌速度為4000r/min。
本實施例與實施例1的制備方法相同。
實施例3：
本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，它包括以下重量份原料制成：鋁合金55、碳纖維材料28和聚氨酯樹脂12，所述鋁合金呈發泡體結構，發泡體孔隙內注入碳纖維材料與聚氨酯樹脂混合物；所述碳纖維材料主要由聚丙烯基碳纖和石墨纖維組成，聚丙烯基碳纖和石墨纖維的質量比為1：2.3。
所述聚氨酯樹脂采用改性聚氨酯樹脂，改性聚氨酯樹脂的改性材料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米碳化硅，所述改性聚氨酯的制備方法是將聚氨酯加入到乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，加入活性稀釋劑和交聯劑作為助劑，快速攪拌1.5h，最后加入改性材料，密封攪拌0.3h，攪拌速度為3500r/min。
本實施例與實施例1的制備方法相同。
實施例4：
本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，它包括以下重量份原料制成：鋁合金60、碳纖維材料26和聚氨酯樹脂14，所述鋁合金呈發泡體結構，發泡體孔隙內注入碳纖維材料與聚氨酯樹脂混合物；所述碳纖維材料主要由聚丙烯基碳纖和石墨纖維組成，聚丙烯基碳纖和石墨纖維的質量比為1：2.4。
所述聚氨酯樹脂采用改性聚氨酯樹脂，改性聚氨酯樹脂的改性材料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米碳化硅，所述改性聚氨酯的制備方法是將聚氨酯加入到乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，加入活性稀釋劑和交聯劑作為助劑，快速攪拌1.3h，最后加入改性材料，密封攪拌0.4h，攪拌速度為3200r/min。
本實施例與實施例1的制備方法相同。
實施例5：
本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，它包括以下重量份原料制成：鋁合金58、碳纖維材料26和聚氨酯樹脂15，所述鋁合金呈發泡體結構，發泡體孔隙內注入碳纖維材料與聚氨酯樹脂混合物；所述碳纖維材料主要由聚丙烯基碳纖和石墨纖維組成，聚丙烯基碳纖和石墨纖維的質量比為1：2.7。
所述聚氨酯樹脂采用改性聚氨酯樹脂，改性聚氨酯樹脂的改性材料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米碳化硅，所述改性聚氨酯的制備方法是將聚氨酯加入到乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，加入活性稀釋劑和交聯劑作為助劑，快速攪拌1.6h，最后加入改性材料，密封攪拌0.5h，攪拌速度為3600r/min。
本實施例與實施例1的制備方法相同。
實施例6：
本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，它包括以下重量份原料制成：鋁合金62、碳纖維材料25和聚氨酯樹脂17，所述鋁合金呈發泡體結構，發泡體孔隙內注入碳纖維材料與聚氨酯樹脂混合物；所述碳纖維材料主要由聚丙烯基碳纖和石墨纖維組成，聚丙烯基碳纖和石墨纖維的質量比為1：2.8。
所述聚氨酯樹脂采用改性聚氨酯樹脂，改性聚氨酯樹脂的改性材料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米碳化硅，所述改性聚氨酯的制備方法是將聚氨酯加入到乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，加入活性稀釋劑和交聯劑作為助劑，快速攪拌1.8h，最后加入改性材料，密封攪拌0.4h，攪拌速度為4000r/min。
本實施例與實施例1的制備方法相同。
實施例7：
本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，它包括以下重量份原料制成：鋁合金64、碳纖維材料24和聚氨酯樹脂19，所述鋁合金呈發泡體結構，發泡體孔隙內注入碳纖維材料與聚氨酯樹脂混合物；所述碳纖維材料主要由聚丙烯基碳纖和石墨纖維組成，聚丙烯基碳纖和石墨纖維的質量比為1：2.1。
所述聚氨酯樹脂采用改性聚氨酯樹脂，改性聚氨酯樹脂的改性材料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米碳化硅，所述改性聚氨酯的制備方法是將聚氨酯加入到乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，加入活性稀釋劑和交聯劑作為助劑，快速攪拌2h，最后加入改性材料，密封攪拌0.5h，攪拌速度為3500r/min。
本實施例與實施例1的制備方法相同。
實施例8：
本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，它包括以下重量份原料制成：鋁合金68、碳纖維材料22和聚氨酯樹脂20，所述鋁合金呈發泡體結構，發泡體孔隙內注入碳纖維材料與聚氨酯樹脂混合物；所述碳纖維材料主要由聚丙烯基碳纖和石墨纖維組成，聚丙烯基碳纖和石墨纖維的質量比為1：2.6。
所述聚氨酯樹脂采用改性聚氨酯樹脂，改性聚氨酯樹脂的改性材料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米碳化硅，所述改性聚氨酯的制備方法是將聚氨酯加入到乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，加入活性稀釋劑和交聯劑作為助劑，快速攪拌1.6h，最后加入改性材料，密封攪拌0.3h，攪拌速度為3000r/min。
本實施例與實施例1的制備方法相同。
實施例9：
本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，它包括以下重量份原料制成：鋁合金70、碳纖維材料20和聚氨酯樹脂25，所述鋁合金呈發泡體結構，發泡體孔隙內注入碳纖維材料與聚氨酯樹脂混合物；所述碳纖維材料主要由聚丙烯基碳纖和石墨纖維組成，聚丙烯基碳纖和石墨纖維的質量比為1：2.8。
所述聚氨酯樹脂采用改性聚氨酯樹脂，改性聚氨酯樹脂的改性材料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米碳化硅，所述改性聚氨酯的制備方法是將聚氨酯加入到乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，加入活性稀釋劑和交聯劑作為助劑，快速攪拌1.7h，最后加入改性材料，密封攪拌0.4h，攪拌速度為4000r/min。
本實施例與實施例1的制備方法相同。
實施例10：
本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，它包括以下重量份原料制成：鋁合金54、碳纖維材料26和聚氨酯樹脂19，所述鋁合金呈發泡體結構，發泡體孔隙內注入碳纖維材料與聚氨酯樹脂混合物；所述碳纖維材料主要由聚丙烯基碳纖和石墨纖維組成，聚丙烯基碳纖和石墨纖維的質量比為1：2.9。
所述聚氨酯樹脂采用改性聚氨酯樹脂，改性聚氨酯樹脂的改性材料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米碳化硅，所述改性聚氨酯的制備方法是將聚氨酯加入到乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，加入活性稀釋劑和交聯劑作為助劑，快速攪拌1.8h，最后加入改性材料，密封攪拌0.4h，攪拌速度為4000r/min。
本實施例與實施例1的制備方法相同。
實施例11：
本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，它包括以下重量份原料制成：鋁合金56、碳纖維材料29和聚氨酯樹脂14，所述鋁合金呈發泡體結構，發泡體孔隙內注入碳纖維材料與聚氨酯樹脂混合物；所述碳纖維材料主要由聚丙烯基碳纖和石墨纖維組成，聚丙烯基碳纖和石墨纖維的質量比為1：2.8。
所述聚氨酯樹脂采用改性聚氨酯樹脂，改性聚氨酯樹脂的改性材料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米碳化硅，所述改性聚氨酯的制備方法是將聚氨酯加入到乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，加入活性稀釋劑和交聯劑作為助劑，快速攪拌1h，最后加入改性材料，密封攪拌0.5h，攪拌速度為3400r/min。
本實施例與實施例1的制備方法相同。
實施例12：
本發明提供了一種汽車輕量化外殼體用鋁合金復合材料，它包括以下重量份原料制成：鋁合金62、碳纖維材料25和聚氨酯樹脂18，所述鋁合金呈發泡體結構，發泡體孔隙內注入碳纖維材料與聚氨酯樹脂混合物；所述碳纖維材料主要由聚丙烯基碳纖和石墨纖維組成，聚丙烯基碳纖和石墨纖維的質量比為1：2.5。
所述聚氨酯樹脂采用改性聚氨酯樹脂，改性聚氨酯樹脂的改性材料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米碳化硅，所述改性聚氨酯的制備方法是將聚氨酯加入到乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，加入活性稀釋劑和交聯劑作為助劑，快速攪拌1.6h，最后加入改性材料，密封攪拌0.4h，攪拌速度為3300r/min。
本實施例與實施例1的制備方法相同。
實施例2~12制備的材料的檢測性能如下，見表1：
表1實施例2~12制備的材料的檢測性能
以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。