易于鑄造成型的吸能防撞材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種易于鑄造成型的吸能防撞材料。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)末期，能源問(wèn)題和環(huán)保問(wèn)題成為兩個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，日益受到世界各國(guó)的關(guān)注，面對(duì)日益短缺的常規(guī)能源和愈發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染，作為兩問(wèn)題主要載體之一的汽車工業(yè)，開(kāi)始做出積極的戰(zhàn)略調(diào)整，以應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題所帶來(lái)的不利影響。研發(fā)節(jié)能型汽車成為汽車工業(yè)發(fā)展的主題，人們開(kāi)始關(guān)注汽車的輕量化問(wèn)題，因?yàn)橘|(zhì)量更小的汽車所需的能源相對(duì)更少，在減少排放的同時(shí)也可以降低對(duì)環(huán)境的污染，可謂事半功倍。據(jù)國(guó)際權(quán)威部門(mén)統(tǒng)計(jì)，汽車所用燃料約60%消耗于汽車白重，汽車質(zhì)量每減輕，可降低油耗。
[0003]近年來(lái)，大量新的輕質(zhì)材料被應(yīng)用到汽車上，其中又以高強(qiáng)度鋼、鋁、鎂、復(fù)合材料為代表。然而，在汽車整體輕量化的大趨勢(shì)下，保險(xiǎn)杠的輕量化比率反而在這幾年的發(fā)展中有所降低。這是因?yàn)楸ｋU(xiǎn)杠承擔(dān)著保障碰撞安全性的任務(wù)，是碰撞的第一線，因而保險(xiǎn)杠在設(shè)計(jì)時(shí)更需要注重安全性。
[0004]汽車前保險(xiǎn)杠對(duì)于汽車散熱器、發(fā)動(dòng)機(jī)罩板、燈具和翼子板具有很好的保護(hù)作用，汽車后保險(xiǎn)杠可以減小汽車行李艙和尾部燈具的損傷。保險(xiǎn)杠系統(tǒng)是當(dāng)汽車與其它車輛或障礙物發(fā)生碰撞時(shí)，能保護(hù)乘客安全、降低車體損害程度。輕微事故時(shí)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)能吸收沖擊能量自動(dòng)恢復(fù)原狀，有效地降低了汽車的修理費(fèi)用。遇上嚴(yán)重撞車事故時(shí)，沖擊力經(jīng)保險(xiǎn)橫杠被分散到整個(gè)車身，避免局部變形過(guò)大，保證乘客有足夠的生存空問(wèn)。完善的車身結(jié)構(gòu)應(yīng)具備高效的動(dòng)能吸收、動(dòng)能分散和可潰車身設(shè)計(jì)，具有高強(qiáng)度的乘員艙和相應(yīng)的行人保護(hù)組件。
[0005]為了保證乘客安全，要求材料不僅具有一定的強(qiáng)度和剛度，而且要有良好的抗沖擊力。目前用于做汽車保險(xiǎn)杠吸能結(jié)構(gòu)件的空心金屬管雖然具有較高的強(qiáng)度，但能量吸收性不及泡沫鋁，泡沫鋁是一種輕質(zhì)的抗沖擊材料，而強(qiáng)度性能不高又不適合單獨(dú)作為吸能的結(jié)構(gòu)件。所以若在空心金屬管內(nèi)填充泡沫鋁，得到泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)件制成的汽車保險(xiǎn)杠，既可滿足剛度和強(qiáng)度要求，又可提高保險(xiǎn)杠的能量吸收性。
[0006]然而，目前泡沫鋁制備成本居高不下，當(dāng)前的一些制備工藝過(guò)程控制困難，孔結(jié)構(gòu)不均勻的問(wèn)題，限制著其廣泛應(yīng)用。研宄泡沫鋁的低成本制備技術(shù)意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種制造方便，實(shí)用性能好的易于鑄造成型的吸能防撞材料。
[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0009]一種易于鑄造成型的吸能防撞材料，其特征在于:由以下重量份數(shù)的組分制成:鋁粉100份、鎢酸鹽5份、碳化硅5份、鐵礦粉2份、硅鎢酸I份、碳化鎂0.5份、改性發(fā)泡劑0.5份、碳化鎢2份、碳化鉭3份、碳化鈮2份、紫砂泥I份、硅酸鉀0.5份、氮化硼0.5份；
[0010]上述發(fā)泡劑是由以下重量份數(shù)的組分構(gòu)成:石墨烯5份、氮化硅5份、石膏5份、硫鐵礦燒渣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、煅燒高嶺土0.5 份；
[0011]上述改性發(fā)泡劑的制備方法為:將氮化硼、石膏、硫鐵礦燒渣、消石灰粉、滑石粉、石英砂及煅燒高嶺土粉料以無(wú)水乙醇為分散介質(zhì)，其中粉料與乙醇的質(zhì)量比為1:30，在超聲清洗機(jī)上超聲分散I小時(shí)；把經(jīng)超聲分散的混合料放入尼龍球磨罐中，加入石墨烯和稀土混合物以瑪瑙球?yàn)槟デ?，球料質(zhì)量比為7:1，在轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分的條件下，在球磨機(jī)中連續(xù)球磨2小時(shí)，將球磨完畢的粉料連同瑪瑙磨球一起倒入粉料盤(pán)中，在80°C下烘干，把烘干的粉料過(guò)篩，取出瑪瑙磨球，然后將混合粉研磨，直至無(wú)較大團(tuán)聚為止，至此，改性發(fā)泡劑制備完畢；
[0012]本發(fā)明的另一個(gè)目的是利用上述吸能防撞材料制備防撞保險(xiǎn)杠的方法，具體步驟如下:
[0013]I)按組分中各原料的重量配比稱取原料，把除改性發(fā)泡劑以外的其它原料混合均勻制成坯料，將坯料送入熔爐，加熱到1200-1600°C，對(duì)原料進(jìn)行熔化混合；
[0014]2)增粘過(guò)程和發(fā)泡過(guò)程:向步驟I)中的熔爐中加入改性發(fā)泡劑，并以1500-2000rpm的攪拌速度攪拌5_10min，使熔體粘度增加，同時(shí)使改性發(fā)泡劑在熔體中分布均勻；
[0015]3)保溫過(guò)程:發(fā)泡劑混合均勻后，900-1100°C，保溫5_10min ；
[0016]4)將步驟3)中的熔體采用鑄造模具進(jìn)行鑄造成型，制得防撞保險(xiǎn)杠。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明組分配置合理，成本低廉，減少了傳統(tǒng)的制備步驟，降低了生產(chǎn)成本，發(fā)泡劑具有增稠和發(fā)泡的雙重作用增大了材料的孔隙率，提高吸能效果。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0019]一種易于鑄造成型的吸能防撞材料，其特征在于:由以下重量份數(shù)的組分制成:鋁粉100份、鎢酸鹽5份、碳化硅5份、鐵礦粉2份、硅鎢酸I份、碳化鎂0.5份、改性發(fā)泡劑0.5份、碳化鎢2份、碳化鉭3份、碳化鈮2份、紫砂泥I份、硅酸鉀0.5份、氮化硼0.5份；
[0020]上述發(fā)泡劑是由以下重量份數(shù)的組分構(gòu)成:石墨烯5份、氮化硅5份、石膏5份、硫鐵礦燒渣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、煅燒高嶺土0.5 份；
[0021]上述改性發(fā)泡劑的制備方法為:將氮化硼、石膏、硫鐵礦燒渣、消石灰粉、滑石粉、石英砂及煅燒高嶺土粉料以無(wú)水乙醇為分散介質(zhì)，其中粉料與乙醇的質(zhì)量比為1:30，在超聲清洗機(jī)上超聲分散I小時(shí)；把經(jīng)超聲分散的混合料放入尼龍球磨罐中，加入石墨烯和稀土混合物以瑪瑙球?yàn)槟デ?，球料質(zhì)量比為7:1，在轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分的條件下，在球磨機(jī)中連續(xù)球磨2小時(shí)，將球磨完畢的粉料連同瑪瑙磨球一起倒入粉料盤(pán)中，在80°C下烘干，把烘干的粉料過(guò)篩，取出瑪瑙磨球，然后將混合粉研磨，直至無(wú)較大團(tuán)聚為止，至此，改性發(fā)泡劑制備完畢；
[0022]本發(fā)明的另一個(gè)目的是利用上述吸能防撞材料制備防撞保險(xiǎn)杠的方法，具體步驟如下:
[0023]I)按組分中各原料的重量配比稱取原料，把除改性發(fā)泡劑以外的其它原料混合均勻制成坯料，將坯料送入熔爐，加熱到1200-1600°C，對(duì)原料進(jìn)行熔化混合；
[0024]2)增粘過(guò)程和發(fā)泡過(guò)程:向步驟I)中的熔爐中加入改性發(fā)泡劑，并以1500-2000rpm的攪拌速度攪拌5_10min，使熔體粘度增加，同時(shí)使改性發(fā)泡劑在熔體中分布均勻；
[0025]3)保溫過(guò)程:發(fā)泡劑混合均勻后，900-1100°C，保溫5_10min ；
[0026]4)將步驟3)中的熔體采用鑄造模具進(jìn)行鑄造成型，制得防撞保險(xiǎn)杠。。
[0027]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種易于鑄造成型的吸能防撞材料，其特征在于，由以下重量份數(shù)的組分制成:鋁粉100份、鎢酸鹽5份、碳化硅5份、鐵礦粉2份、硅鎢酸I份、碳化鎂0.5份、改性發(fā)泡劑0.5份、碳化鎢2份、碳化鉭3份、碳化鈮2份、紫砂泥I份、硅酸鉀0.5份、氮化硼0.5份； 上述發(fā)泡劑是由以下重量份數(shù)的組分構(gòu)成:石墨烯5份、氮化硅5份、石膏5份、硫鐵礦燒渣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、煅燒高嶺土 0.5份； 上述改性發(fā)泡劑的制備方法為:將氮化硼、石膏、硫鐵礦燒渣、消石灰粉、滑石粉、石英砂及煅燒高嶺土粉料以無(wú)水乙醇為分散介質(zhì)，其中粉料與乙醇的質(zhì)量比為1:30，在超聲清洗機(jī)上超聲分散I小時(shí)；把經(jīng)超聲分散的混合料放入尼龍球磨罐中，加入石墨烯和稀土混合物以瑪瑙球?yàn)槟デ?，球料質(zhì)量比為7:1，在轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分的條件下，在球磨機(jī)中連續(xù)球磨2小時(shí)，將球磨完畢的粉料連同瑪瑙磨球一起倒入粉料盤(pán)中，在80°C下烘干，把烘干的粉料過(guò)篩，取出瑪瑙磨球，然后將混合粉研磨，直至無(wú)較大團(tuán)聚為止，至此，改性發(fā)泡劑制備完畢。
2.一種利用權(quán)利要求1所述吸能防撞材料制備防撞保險(xiǎn)杠的方法，其特征在于，具體步驟如下: 1)按組分中各原料的重量配比稱取原料，把除改性發(fā)泡劑以外的其它原料混合均勻制成坯料，將坯料送入熔爐，加熱到1200-160(TC，對(duì)原料進(jìn)行熔化混合； 2)增粘過(guò)程和發(fā)泡過(guò)程:向步驟I)中的熔爐中加入改性發(fā)泡劑，并以1500-2000rpm的攪拌速度攪拌5-10min，使熔體粘度增加，同時(shí)使改性發(fā)泡劑在熔體中分布均勻； 3)保溫過(guò)程:發(fā)泡劑混合均勻后，900-1100°C，保溫5-10min； 4)將步驟3)中的熔體采用鑄造模具進(jìn)行鑄造成型，制得防撞保險(xiǎn)杠。
【專利摘要】一種易于鑄造成型的吸能防撞材料，其特征在于，由以下重量份數(shù)的組分制成：鋁粉100份、鎢酸鹽5份、碳化硅5份、鐵礦粉2份、硅鎢酸1份、碳化鎂0.5份、改性發(fā)泡劑0.5份、碳化鎢2份、碳化鉭3份、碳化鈮2份、紫砂泥1份、硅酸鉀0.5份、氮化硼0.5份；本發(fā)明組分配置合理，成本低廉，減少了傳統(tǒng)的制備步驟，降低了生產(chǎn)成本，發(fā)泡劑具有增稠和發(fā)泡的雙重作用增大了材料的孔隙率，提高吸能效果。
【IPC分類】C22C1-08, B22F1-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104707993
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510072296
【發(fā)明人】王海波
【申請(qǐng)人】安徽華通鑄業(yè)有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年2月11日