[发明专利]一种汽车高强韧防撞梁及其保温挤出成型工艺

说明书

本发明提供了一种汽车高强韧防撞梁,包括有高强韧基材、包裹在高强韧基材外表面的编织碳纤维层、以及涂覆在编织碳纤维层外表面的高温陶瓷树脂；本发明以高强韧铝基复合合金作为基底，将编织碳纤维包裹在高强韧铝基复合合金基材的外表面，再用耐高温、抗氧化、强硬度高的陶瓷树脂包覆在包裹有编织碳纤维的高强韧铝基复合合金基材的表面形成三层结构的高强韧防撞梁，显著地提升了铝基基材的强度和韧性，克服了铝基基材抗拉升强度和抗压强度低的缺陷，降低了铝基基材的残余应力，在高温下力学性能优良，强度好，韧性好，避免出现断裂，而最外层的陶瓷树脂保护内部的编织碳纤维的完整性，而本身也具有优良的力学性质，提高了整个防撞梁的强度和韧性。

技术领域

本发明涉及汽车防撞梁技术领域，具体涉及一种汽车高强韧防撞梁及保温挤出成型工艺。

背景技术

当前世界工业飞速发展，各种工业生产和使用过程中都涉及到金属材料，金属材料的应用范围极为广泛，其中汽车制造中所用的金属材料非常多，汽车给人们带来了很大的方便，但是与此同时也带来了一些不足，从汽车诞生以来，开发人员注重车速及外观，却忽视了汽车给人们带来了安全隐患，如撞车等交通事故，使汽车受到不同程度的损毁、人员受到伤亡，这其中金属材料的强度和抗冲击不够是一大因素，一部分汽车生产厂家只把金属材料强度或者抗冲击性能单独加强，这不能保证汽车在碰撞时对车内人员起到最大保护作用。

高强度、高韧性的汽车防撞梁能够保证在碰撞、冲击过程中汽车与人员的安全性，如何制备高强韧的防撞梁将是目前相关技术人员亟需解决的重要问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种采用包裹编织碳纤维的、外表面包覆陶瓷树脂的、抗氧化性和耐高温性强的高强度、高韧性的汽车防撞梁及其保温挤出成型工艺。

为实现本发明目的，采用的技术方案是：一种汽车高强韧防撞梁,所述高强韧防撞梁包括有高强韧基材、包裹在高强韧基材外表面的编织碳纤维层、以及涂覆在编织碳纤维层外表面的高温陶瓷树脂；

所述高强韧基材包括有以下组成成分：硅铝酸盐2～5％、硼铝酸盐2～4％、纳米氮-硅-碳2～5％、纳米碳化硅2～4％、纳米氮化铝3～6％、高强韧中间合金15～20％、镁元素0.8～1.5％、铜元素1.5～2.5％、铬元素0.4～0.8％、锶元素0.8～1.5％、钛元素1.5～3.0％，其余为铝元素。

作为优选，所述高强韧中间合金包括有以下组成成分：镁-锌-锆-硅合金10～20％、钨-铁-钴-硅合金10～15％、铜-锌-铝合金5～10％、铜-锌-镓合金20～35％、钛-镍-铅-硼合金20～35％和纳米钛酸亚铁-钛酸镁粉10～15％。

作为优选，所述编织碳纤维层包括有以下组成成分：各向同性煤沥青80～85％、碳化钛2～5％、碳化锆2～3％、碳化钽2～5％、碳化铪2～4％、铜-锰-钨合金5～8％。

作为优选，所述编织碳纤维层的制备方法具体包括有以下步骤：

1).先将各向同性煤沥青加热至120～150℃，使煤沥青软化成液体状态，加入碳化钛、碳化锆、碳化钽、碳化铪、铜-锰-钨合金，将物料混合均匀；

2).将混合均匀的物料加入到静电离心纺丝机中进行纺丝，碳纤维丝在空气中稳定化并在1000～2000℃的高温氢气和氮气的环境中处理，得到碳纤维；

3).将得到的碳纤维使用纤维编织机进行编制，得到编制碳纤维，碳纤维进行堆叠编织，再将编织碳纤维加热至500～800℃，将编制碳纤维压制成防撞梁形状，得到编织碳纤维层。

作为优选，所述碳纤维的直径为10～50nm，编织得到的碳纤维层的厚度为3.0～8.5mm。

作为优选，所述编织碳纤维层在高温碳化的氢气和氮气的混合比例为1:5～9。

作为优选，所述高强韧基材在高强韧防撞梁所占的质量百分比为60～85％。