[发明专利]用于汽车底盘的碳纤维增强镁铝层状复合板及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于汽车底盘的碳纤维增强镁铝层状复合板及其制备方法，该复合板包括金属基材和碳纤维增强层，其中，金属基材由铝合金板和镁合金板按照Al/Mg/Al的层叠次序热压成型，碳纤维增强层嵌设于镁合金板和铝合金板的结合界面处。与现有技术相比，本发明以纤维增强的镁铝基复合材料，通过高温热压的方法以及加入碳纤维的增强作为材料的骨架来冲压制作汽车底盘，利用层状复合材料力学性能各向异性的特点优化底盘设计，将材料性能最佳的方向运用在载荷最大的方向，实现以更轻的材料、更好的结构承载更大的载荷。

技术领域

本发明涉及金属复合材料领域，尤其是涉及一种用于汽车底盘的碳纤维增强镁铝层状复合板及其制备方法。

背景技术

传统的Al/Mg/Al复合板材多采用累积叠轧方法制备，首先将铝板和镁板交替叠加，之后通过多道次轧制实现两种板材的复合。中国专利CN103963377A公开了一种用于车辆板件的多合金复合薄板的生产方法，(a)对铸块进行热轧以形成薄板；(b)在步骤(a)之后，第一固溶热处理所述薄板；(c)在步骤(b)之后，对所述薄板进行冷轧；和(d)在步骤(c)之后，第二固溶热处理所述薄板。这是一种轧制成型的工艺，与热轧相比，本发明的热压工艺的效率更高，成型稳定性也更高，所需的空间也更小，同时，还可以很方便地克服金属板接触面的高温氧化问题。同时，相比于无碳纤维复合的金属复合材料，碳纤维增强的镁铝基复合材料所用铝、镁合金是轻金属的代表，其中镁可以在铝的基础上再次达到良好的轻量化效果，而碳纤维具有高强度，低密度的特点，可以在不降低此复合材料强度的条件下进一步达到更理想的轻量效果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于汽车底盘的碳纤维增强镁铝层状复合板及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于汽车底盘的碳纤维增强镁铝层状复合板，包括：

金属基材，由铝合金板和镁合金板按照Al/Mg/Al的层叠次序热压成型，

碳纤维增强层，嵌设于镁合金板和铝合金板的结合界面处。

优选地，所述的铝合金包括6系列铝合金或7系列铝合金。

优选地，所述的镁合金包括MB系列镁合金、MA系列镁合金、AZ系列镁合金或ZM系列镁合金。

优选地，所述的碳纤维增强层采用碳纤维布。

进一步优选地，碳纤维抗拉强度3500MPa，受拉弹性模量2.51×10⁵MPa，伸长率1.63％，弯曲强度783MPa，层间剪切强度48.2MPa，纤维复合材与基材正拉粘结强度3.7MPa，单位面积质量298g/m²。碳纤维较小的比质量和较强的耐压耐拉能力有利于大大提高本复合板材的性能。

进一步优选地，所述的碳纤维布为进行表面处理的碳纤维布，表面处理方法包括物理灼烧法、丙酮浸泡法等，目的是去除有机胶，增强碳纤维的浸润性。

优选地，镁合金板的厚度为1.5～4mm，铝合金板的厚度为1～5mm。

进一步优选地，镁合金板的厚度为2mm，铝合金板的厚度为2mm。

所述的用于汽车底盘的碳纤维增强镁铝层状复合板的制备方法，包括以下步骤：

(1)去除铝合金板和镁合金板的氧化层；

(2)将铝合金、镁合金和碳纤维增强层按照Al/C/Mg/C/Al的层叠次序叠置，并置于热压机的两个热压板之间，通过热压板对两个铝合金板表面加热，进行热压处理，得到所述的用于汽车底盘的碳纤维增强镁铝层状复合板。