[发明专利]易于铸造成型的吸能防撞材料

说明书

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种易于铸造成型的吸能防撞材料。

背景技术

20世纪末期，能源问题和环保问题成为两个热点问题，日益受到世界各国的关注，面对日益短缺的常规能源和愈发严重的环境污染，作为两问题主要载体之一的汽车工业，开始做出积极的战略调整，以应对这些问题所带来的不利影响。研发节能型汽车成为汽车工业发展的主题，人们开始关注汽车的轻量化问题，因为质量更小的汽车所需的能源相对更少，在减少排放的同时也可以降低对环境的污染，可谓事半功倍。据国际权威部门统计，汽车所用燃料约60％消耗于汽车白重，汽车质量每减轻，可降低油耗。

近年来，大量新的轻质材料被应用到汽车上，其中又以高强度钢、铝、镁、复合材料为代表。然而，在汽车整体轻量化的大趋势下，保险杠的轻量化比率反而在这几年的发展中有所降低。这是因为保险杠承担着保障碰撞安全性的任务，是碰撞的第一线，因而保险杠在设计时更需要注重安全性。

汽车前保险杠对于汽车散热器、发动机罩板、灯具和翼子板具有很好的保护作用，汽车后保险杠可以减小汽车行李舱和尾部灯具的损伤。保险杠系统是当汽车与其它车辆或障碍物发生碰撞时，能保护乘客安全、降低车体损害程度。轻微事故时保险杠系统能吸收冲击能量自动恢复原状，有效地降低了汽车的修理费用。遇上严重撞车事故时，冲击力经保险横杠被分散到整个车身，避免局部变形过大，保证乘客有足够的生存空问。完善的车身结构应具备高效的动能吸收、动能分散和可溃车身设计，具有高强度的乘员舱和相应的行人保护组件。

为了保证乘客安全，要求材料不仅具有一定的强度和刚度，而且要有良好的抗冲击力。目前用于做汽车保险杠吸能结构件的空心金属管虽然具有较高的强度，但能量吸收性不及泡沫铝，泡沫铝是一种轻质的抗冲击材料，而强度性能不高又不适合单独作为吸能的结构件。所以若在空心金属管内填充泡沫铝，得到泡沫铝夹芯结构件制成的汽车保险杠，既可满足刚度和强度要求，又可提高保险杠的能量吸收性。

然而，目前泡沫铝制备成本居高不下，当前的一些制备工艺过程控制困难，孔结构不均匀的问题，限制着其广泛应用。研究泡沫铝的低成本制备技术意义重大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种制造方便，实用性能好的易于铸造成型的吸能防撞材料。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种易于铸造成型的吸能防撞材料，其特征在于：由以下重量份数的组分制成：铝粉100份、钨酸盐5份、碳化硅5份、铁矿粉2份、硅钨酸1份、碳化镁0.5份、改性发泡剂0.5份、碳化钨2份、碳化钽3份、碳化铌2份、紫砂泥1份、硅酸钾0.5份、氮化硼0.5份；

上述发泡剂是由以下重量份数的组分构成：石墨烯5份、氮化硅5份、石膏5份、硫铁矿烧渣5份、消石灰粉5份、滑石粉0.5份、稀土混合物2份、石英砂0.5份、煅烧高岭土0.5份；

上述改性发泡剂的制备方法为：将氮化硼、石膏、硫铁矿烧渣、消石灰粉、滑石粉、石英砂及煅烧高岭土粉料以无水乙醇为分散介质，其中粉料与乙醇的质量比为1：30，在超声清洗机上超声分散1小时；把经超声分散的混合料放入尼龙球磨罐中，加入石墨烯和稀土混合物以玛瑙球为磨球，球料质量比为7：1，在转速为150转/分的条件下，在球磨机中连续球磨2小时，将球磨完毕的粉料连同玛瑙磨球一起倒入粉料盘中，在80℃下烘干，把烘干的粉料过筛，取出玛瑙磨球，然后将混合粉研磨，直至无较大团聚为止，至此，改性发泡剂制备完毕；

本发明的另一个目的是利用上述吸能防撞材料制备防撞保险杠的方法，具体步骤如下：

1)按组分中各原料的重量配比称取原料，把除改性发泡剂以外的其它原料混合均匀制成坯料，将坯料送入熔炉，加热到1200-1600℃，对原料进行熔化混合；

2)增粘过程和发泡过程：向步骤1)中的熔炉中加入改性发泡剂，并以1500-2000rpm的搅拌速度搅拌5-10min，使熔体粘度增加，同时使改性发泡剂在熔体中分布均匀；

3)保温过程：发泡剂混合均匀后，900-1100℃，保温5-10min；

4)将步骤3)中的熔体采用铸造模具进行铸造成型，制得防撞保险杠。

本发明的有益效果是：本发明组分配置合理，成本低廉，减少了传统的制备步骤，降低了生产成本，发泡剂具有增稠和发泡的双重作用增大了材料的孔隙率，提高吸能效果。

具体实施方式