CN106191627A - 一种新型高性能汽车用多孔金属复合材料 - Google Patents

一种新型高性能汽车用多孔金属复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型高性能汽车用多孔金属复合材料，由以下原料制成：基体、涂层；所述基体由以下原料制成：铁粉、氧化锆粉、氮化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、聚乙烯醇、二氧化锆溶胶溶、甲基纤维素、聚乙烯羧丁醛、造孔剂、环氧硅烷、马来酸酐接枝相容剂、磷石膏、丙烯酸型架桥剂、丙烯酸酯、701粉、聚合氯化铝、稳定剂、苯乙烯；所述涂层由以下原料制成：铝粉、镍粉、钛粉、钼粉、钒粉、钇粉、镁粉、钴粉、铅粉、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、2，5‑二甲基‑2，5‑双( 苯甲酰过氧)‑己烷、铂催化剂、粘结剂、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷。本发明的材料孔隙均匀性好、强度大、量化轻，可有效提高汽车的行驶安全性。

Description

一种新型高性能汽车用多孔金属复合材料
【技术领域】
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种新型高性能汽车用多孔金属复合材料。
【背景技术】
随着“节能环保”的理念越来越被社会广泛关注，轻量化也逐步应用到普通汽车领域，在提高操控性的同时还能有出色的节油表现。现有文献及专利报道，降低汽车重量的途径是在车身上大量使用轻型多孔材料，如铝、镁等合金多孔材料，聚氨酯夹心板材料，这些材料的制造成本较高。铝、镁等合金多孔材料只能采取本体金属热融发泡，不能象多孔铁、镍等金属可以在均匀性很强的多孔聚氨酯海绵表面采用电沉积工艺制备，因此泡沫铝或铝镁合金材料的孔隙均匀性极差，通孔与闭孔互相混合并存，无法有效起到汽车轻量化的作用；同时，孔隙的不均性也会造成材料的承受力不均匀。聚氨酯夹心板材料应用于汽车领域，其强度和阻燃性较差，严重影响汽车的行驶安全性。如何研制出高强度、轻量化的优质多孔金属复合材料仍是本领域的一大难题。
【发明内容】
本发明提供一种新型高性能汽车用多孔金属复合材料，以解决现有泡沫铝或铝镁合金材料的孔隙均匀性极差，通孔与闭孔互相混合并存，无法有效起到汽车轻量化的作用，同时，孔隙的不均性也会造成材料的承受力不均匀；聚氨酯夹心板材料应用于汽车领域，其强度和阻燃性较差，严重影响汽车的行驶安全性等问题。本发明制得的新型高性能汽车用多孔金属复合材料的各项性能指标均优于同厚度、同规格的聚氨酯夹心板材料和铝镁合金泡沫材料，可以广泛应用于汽车领域；本发明制得的新型高性能汽车用多孔金属复合材料孔隙均匀性好、强度大、量化轻，有效提高了汽车的行驶安全性。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种新型高性能汽车用多孔金属复合材料，以重量为单位，由以下原料制成：基体190-350份、涂层10-15份；
所述基体，以重量为单位，由以下原料制成：铁粉126-152份、氧化锆粉15-22份、氮化铝粉14-18份、碳化硅粉12-16份、氮化硅粉10-14份、堇青石粉8-12份、石英粉8-10份、聚乙烯醇6-9份、二氧化锆溶胶溶4-8份、甲基纤维素3-5份、聚乙烯羧丁醛4-6份、造孔剂10-16份、环氧硅烷0.8-1.6份、马来酸酐接枝相容剂0.6-1.5份、磷石膏0.8-1.2份、丙烯酸型架桥剂0.6-1份、丙烯酸酯0.5-0.8份、701粉0.4-0.6份、聚合氯化铝0.4-0.6份、肪酸类稳定剂0.2-0.4份、苯乙烯0.2-0.3份；
所述造孔剂以重量为单位，由以下原料制成：石蜡12-16份、硬脂酸10-15份、氯化钠6-8份、碳酸铵8-14份、尿素4-6份；
所述环氧硅烷为偶联剂；
所述磷石膏为安定剂；
所述丙烯酸酯为调节剂；
所述701粉为强化剂；
所述聚合氯化铝为聚凝剂；
所述苯乙烯为终止剂；
所述涂层，以重量为单位，由以下原料制成：铝粉16-20份、镍粉14-18份、钛粉6-8份、钼粉4-5份、钒粉3-5份、钇粉2-4份、镁粉1-2份、钴粉1-2份、铅粉2-3份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.1-0.2份、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷0.3-0.5份、铂催化剂0.1-0.2份、粘结剂0.6-0.8份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.2-0.4份；
所述偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯为引发剂；
所述2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷为交联剂；
所述粘结剂以重量为单位，由以下原料制成：聚乙烯醇10-14份、强甲基纤维素8-12份、聚氧化乙烯16-20份；
所述环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷为增粘剂；
所述新型高性能汽车用多孔金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚乙烯醇、二氧化锆溶胶溶、聚乙烯羧丁醛溶解在5-9倍于其总质量份数的水中，随后投入甲基纤维素，浸泡5-8h后在66-74℃下干燥至含水量≤8%，制得混合物Ⅰ；
S2：将铁粉、氧化锆粉、氮化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、造孔剂、环氧硅烷、马来酸酐接枝相容剂、磷石膏、丙烯酸型架桥剂、丙烯酸酯、701粉、聚合氯化铝、肪酸类稳定剂、苯乙烯、400-700份水在微波功率为100-400W，温度为550-600℃，转速为200-500r/min下搅拌4-6h，接着所得物干燥至含水量≤8%，制得混合物Ⅱ；
S3：将步骤S1制得的混合物Ⅰ与步骤S2制得的混合物Ⅱ在温度为220-250℃，转速为200-500r/min下搅拌1.5-2h，投入球磨机中球磨处理，使所得物料的方孔筛余量≤0.12%，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤步骤S3制得的混合物Ⅲ送入模具中，在压力为540-580MPa下压制成型，在氮气保护下以420-540℃的温度烧结4-8h，经自然冷却至室温，制得基体；
S5：将铝粉、镍粉、钛粉、钼粉、钒粉、钇粉、镁粉、钴粉、铅粉在转速为200-300r/min下搅拌6-10min，制得混合物Ⅳ；
S6：向步骤S5制得的混合物Ⅳ中加入偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷、铂催化剂、粘结剂、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，在微波功率为200-400W，温度为180-220℃，转速为200-400r/min下搅拌1-2h，制得混合物Ⅴ；
S7：采用1200-1400℃的喷涂温度将步骤S6制得的混合物Ⅴ均匀热喷涂在步骤S4制得的基体表面上，制得复合坯体；
S8：将步骤S7制得的复合坯体使用平面磨床对喷涂层进行打磨，使其成为平面状态并完全覆盖基体多孔泡沫表面的孔隙，制得打磨好的复合坯体；
S9：将步骤S8制得的打磨好的复合坯体置于温度为1020-1100℃、有保护气体的热处理炉中进行热处理，保温时间为5-6h，经自然冷却至室温，制得新型高性能汽车用多孔金属复合材料。
进一步地，所述铁粉、氧化锆粉、氮化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、701粉的粒径均为5-100µm。
进一步地，所述基体的厚度为2-45mm，开孔率为35%-92%，密度为850-1500g/m2。
进一步地，所述铝粉、镍粉、铁粉、钛粉、钼粉、钒粉、钇粉、镁粉、钴粉、铅粉的粒径均为0.1-4µm。
进一步地，所述涂层厚度为10-100µm。
进一步地，步骤S9中所述保护气体为氮气、乙炔、氢气按体积比=60-70:28-36:2-4的混合气体。
进一步地，所述保护气体为氮气、乙炔、氢气按体积比=70:28:2的混合气体。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明制得的新型高性能汽车用多孔金属复合材料的各项性能指标均优于同厚度、同规格的聚氨酯夹心板材料和铝镁合金泡沫材料，其中抗冲击强度达到了636.64MPa以上，抗拉强度达到了675.09 MP以上，硬度达到了281.22HRC以上，拉伸率达到了23.39%以上，吸音性达到了71.33dB以上，比钢度达到了172.37α/ρ以上，具有良好的机械性能和吸音性，可以广泛应用于汽车领域。
（2）本发明制得的新型高性能汽车用多孔金属复合材料孔隙均匀性好、强度大、量化轻，有效提高了汽车的行驶安全性。
【具体实施方式】
为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述新型高性能汽车用多孔金属复合材料，以重量为单位，由以下原料制成：基体190-350份、涂层10-15份；
所述基体，以重量为单位，由以下原料制成：铁粉126-152份、氧化锆粉15-22份、氮化铝粉14-18份、碳化硅粉12-16份、氮化硅粉10-14份、堇青石粉8-12份、石英粉8-10份、聚乙烯醇6-9份、二氧化锆溶胶溶4-8份、甲基纤维素3-5份、聚乙烯羧丁醛4-6份、造孔剂10-16份、环氧硅烷0.8-1.6份、马来酸酐接枝相容剂0.6-1.5份、磷石膏0.8-1.2份、丙烯酸型架桥剂0.6-1份、丙烯酸酯0.5-0.8份、701粉0.4-0.6份、聚合氯化铝0.4-0.6份、肪酸类稳定剂0.2-0.4份、苯乙烯0.2-0.3份；
所述造孔剂以重量为单位，由以下原料制成：石蜡12-16份、硬脂酸10-15份、氯化钠6-8份、碳酸铵8-14份、尿素4-6份；
所述环氧硅烷为偶联剂；
所述磷石膏为安定剂；
所述丙烯酸酯为调节剂；
所述701粉为强化剂；
所述聚合氯化铝为聚凝剂；
所述苯乙烯为终止剂；
所述铁粉、氧化锆粉、氮化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、701粉的粒径均为5-100µm；
所述基体的厚度为2-45mm，开孔率为35%-92%，密度为850-1500g/m2；
所述涂层，以重量为单位，由以下原料制成：铝粉16-20份、镍粉14-18份、钛粉6-8份、钼粉4-5份、钒粉3-5份、钇粉2-4份、镁粉1-2份、钴粉1-2份、铅粉2-3份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.1-0.2份、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷0.3-0.5份、铂催化剂0.1-0.2份、粘结剂0.6-0.8份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.2-0.4份；
所述偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯为引发剂；
所述2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷为交联剂；
所述粘结剂以重量为单位，由以下原料制成：聚乙烯醇10-14份、强甲基纤维素8-12份、聚氧化乙烯16-20份；
所述环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷为增粘剂；
所述铝粉、镍粉、铁粉、钛粉、钼粉、钒粉、钇粉、镁粉、钴粉、铅粉的粒径均为0.1-4µm；
所述涂层厚度为10-100µm；
所述新型高性能汽车用多孔金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚乙烯醇、二氧化锆溶胶溶、聚乙烯羧丁醛溶解在5-9倍于其总质量份数的水中，随后投入甲基纤维素，浸泡5-8h后在66-74℃下干燥至含水量≤8%，制得混合物Ⅰ；
S2：将铁粉、氧化锆粉、氮化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、造孔剂、环氧硅烷、马来酸酐接枝相容剂、磷石膏、丙烯酸型架桥剂、丙烯酸酯、701粉、聚合氯化铝、肪酸类稳定剂、苯乙烯、400-700份水在微波功率为100-400W，温度为550-600℃，转速为200-500r/min下搅拌4-6h，接着所得物干燥至含水量≤8%，制得混合物Ⅱ；
S3：将步骤S1制得的混合物Ⅰ与步骤S2制得的混合物Ⅱ在温度为220-250℃，转速为200-500r/min下搅拌1.5-2h，投入球磨机中球磨处理，使所得物料的方孔筛余量≤0.12%，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤步骤S3制得的混合物Ⅲ送入模具中，在压力为540-580MPa下压制成型，在氮气保护下以420-540℃的温度烧结4-8h，经自然冷却至室温，制得基体；
S5：将铝粉、镍粉、钛粉、钼粉、钒粉、钇粉、镁粉、钴粉、铅粉在转速为200-300r/min下搅拌6-10min，制得混合物Ⅳ；
S6：向步骤S5制得的混合物Ⅳ中加入偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷、铂催化剂、粘结剂、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，在微波功率为200-400W，温度为180-220℃，转速为200-400r/min下搅拌1-2h，制得混合物Ⅴ；
S7：采用1200-1400℃的喷涂温度将步骤S6制得的混合物Ⅴ均匀热喷涂在步骤S4制得的基体表面上，制得复合坯体；
S8：将步骤S7制得的复合坯体使用平面磨床对喷涂层进行打磨，使其成为平面状态并完全覆盖基体多孔泡沫表面的孔隙，制得打磨好的复合坯体；
S9：将步骤S8制得的打磨好的复合坯体置于温度为1020-1100℃、有保护气体的热处理炉中进行热处理，保温时间为5-6h，经自然冷却至室温，制得新型高性能汽车用多孔金属复合材料，所述保护气体为氮气、乙炔、氢气按体积比=60-70:28-36:2-4的混合气体。
实施例1
一种新型高性能汽车用多孔金属复合材料，以重量为单位，由以下原料制成：基体270份、涂层13份；
所述基体，以重量为单位，由以下原料制成：铁粉140份、氧化锆粉18份、氮化铝粉16份、碳化硅粉14份、氮化硅粉12份、堇青石粉10份、石英粉9份、聚乙烯醇8份、二氧化锆溶胶溶6份、甲基纤维素4份、聚乙烯羧丁醛5份、造孔剂13份、环氧硅烷1.2份、马来酸酐接枝相容剂1份、磷石膏1份、丙烯酸型架桥剂0.8份、丙烯酸酯1.2份、701粉0.5份、聚合氯化铝0.5份、肪酸类稳定剂0.3份、苯乙烯0.2份；
所述造孔剂以重量为单位，由以下原料制成：石蜡14份、硬脂酸13份、氯化钠7份、碳酸铵12份、尿素5份；
所述环氧硅烷为偶联剂；
所述磷石膏为安定剂；
所述丙烯酸酯为调节剂；
所述701粉为强化剂；
所述聚合氯化铝为聚凝剂；
所述苯乙烯为终止剂；
所述铁粉、氧化锆粉、氮化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、701粉的粒径均为5-100µm；
所述基体的厚度为24mm，开孔率为65%，密度为1200g/m2；
所述涂层，以重量为单位，由以下原料制成：铝粉18份、镍粉16份、钛粉7份、钼粉4.5份、钒粉4份、钇粉3份、镁粉1.5份、钴粉1.5份、铅粉2.5份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.1份、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷0.4份、铂催化剂0.1份、粘结剂0.7份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.3份；
所述偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯为引发剂；
所述2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷为交联剂；
所述粘结剂以重量为单位，由以下原料制成：聚乙烯醇12份、强甲基纤维素10份、聚氧化乙烯18份；
所述环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷为增粘剂；
所述铝粉、镍粉、铁粉、钛粉、钼粉、钒粉、钇粉、镁粉、钴粉、铅粉的粒径均为0.1-4µm；
所述涂层厚度为60µm；
所述新型高性能汽车用多孔金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚乙烯醇、二氧化锆溶胶溶、聚乙烯羧丁醛溶解在7倍于其总质量份数的水中，随后投入甲基纤维素，浸泡6h后在72℃下干燥至含水量为8%，制得混合物Ⅰ；
S2：将铁粉、氧化锆粉、氮化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、造孔剂、环氧硅烷、马来酸酐接枝相容剂、磷石膏、丙烯酸型架桥剂、丙烯酸酯、701粉、聚合氯化铝、肪酸类稳定剂、苯乙烯、600份水在微波功率为300W，温度为580℃，转速为400r/min下搅拌5h，接着所得物干燥至含水量为8%，制得混合物Ⅱ；
S3：将步骤S1制得的混合物Ⅰ与步骤S2制得的混合物Ⅱ在温度为240℃，转速为400r/min下搅拌1.8h，投入球磨机中球磨处理，使所得物料的方孔筛余量≤0.12%，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤步骤S3制得的混合物Ⅲ送入模具中，在压力为560MPa下压制成型，在氮气保护下以500℃的温度烧结6h，经自然冷却至室温，制得基体；
S5：将铝粉、镍粉、钛粉、钼粉、钒粉、钇粉、镁粉、钴粉、铅粉在转速为250r/min下搅拌8min，制得混合物Ⅳ；
S6：向步骤S5制得的混合物Ⅳ中加入偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷、铂催化剂、粘结剂、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，在微波功率为300W，温度为200℃，转速为300r/min下搅拌1.5h，制得混合物Ⅴ；
S7：采用1300℃的喷涂温度将步骤S6制得的混合物Ⅴ均匀热喷涂在步骤S4制得的基体表面上，制得复合坯体；
S8：将步骤S7制得的复合坯体使用平面磨床对喷涂层进行打磨，使其成为平面状态并完全覆盖基体多孔泡沫表面的孔隙，制得打磨好的复合坯体；
S9：将步骤S8制得的打磨好的复合坯体置于温度为1080℃、有保护气体的热处理炉中进行热处理，保温时间为5.5h，经自然冷却至室温，制得新型高性能汽车用多孔金属复合材料，所述保护气体为氮气、乙炔、氢气按体积比=65:32:3的混合气体。
实施例2
一种新型高性能汽车用多孔金属复合材料，以重量为单位，由以下原料制成：基体190份、涂层10份；
所述基体，以重量为单位，由以下原料制成：铁粉126份、氧化锆粉15份、氮化铝粉14份、碳化硅粉12份、氮化硅粉10份、堇青石粉8份、石英粉8份、聚乙烯醇6份、二氧化锆溶胶溶4份、甲基纤维素3份、聚乙烯羧丁醛4份、造孔剂10份、环氧硅烷0.8份、马来酸酐接枝相容剂0.6份、磷石膏0.8份、丙烯酸型架桥剂0.6份、丙烯酸酯0.5份、701粉0.4份、聚合氯化铝0.4份、肪酸类稳定剂0.2份、苯乙烯0.2份；
所述造孔剂以重量为单位，由以下原料制成：石蜡12份、硬脂酸10份、氯化钠6份、碳酸铵8份、尿素4份；
所述环氧硅烷为偶联剂；
所述磷石膏为安定剂；
所述丙烯酸酯为调节剂；
所述701粉为强化剂；
所述聚合氯化铝为聚凝剂；
所述苯乙烯为终止剂；
所述铁粉、氧化锆粉、氮化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、701粉的粒径均为5-100µm；
所述基体的厚度为2mm，开孔率为35%，密度为850g/m2；
所述涂层，以重量为单位，由以下原料制成：铝粉16份、镍粉14份、钛粉6份、钼粉4份、钒粉3份、钇粉2份、镁粉1份、钴粉1份、铅粉2份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.1份、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷0.3份、铂催化剂0.1份、粘结剂0.6份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.2份；
所述偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯为引发剂；
所述2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷为交联剂；
所述粘结剂以重量为单位，由以下原料制成：聚乙烯醇10份、强甲基纤维素8份、聚氧化乙烯16份；
所述环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷为增粘剂；
所述铝粉、镍粉、铁粉、钛粉、钼粉、钒粉、钇粉、镁粉、钴粉、铅粉的粒径均为0.1-4µm；
所述涂层厚度为10µm；
所述新型高性能汽车用多孔金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚乙烯醇、二氧化锆溶胶溶、聚乙烯羧丁醛溶解在5倍于其总质量份数的水中，随后投入甲基纤维素，浸泡8h后在66℃下干燥至含水量为6%，制得混合物Ⅰ；
S2：将铁粉、氧化锆粉、氮化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、造孔剂、环氧硅烷、马来酸酐接枝相容剂、磷石膏、丙烯酸型架桥剂、丙烯酸酯、701粉、聚合氯化铝、肪酸类稳定剂、苯乙烯、400份水在微波功率为100W，温度为550℃，转速为200r/min下搅拌6h，接着所得物干燥至含水量为6%，制得混合物Ⅱ；
S3：将步骤S1制得的混合物Ⅰ与步骤S2制得的混合物Ⅱ在温度为220℃，转速为200r/min下搅拌2h，投入球磨机中球磨处理，使所得物料的方孔筛余量≤0.12%，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤步骤S3制得的混合物Ⅲ送入模具中，在压力为540MPa下压制成型，在氮气保护下以420℃的温度烧结8h，经自然冷却至室温，制得基体；
S5：将铝粉、镍粉、钛粉、钼粉、钒粉、钇粉、镁粉、钴粉、铅粉在转速为200r/min下搅拌10min，制得混合物Ⅳ；
S6：向步骤S5制得的混合物Ⅳ中加入偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷、铂催化剂、粘结剂、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，在微波功率为200W，温度为180℃，转速为200r/min下搅拌2h，制得混合物Ⅴ；
S7：采用1200℃的喷涂温度将步骤S6制得的混合物Ⅴ均匀热喷涂在步骤S4制得的基体表面上，制得复合坯体；
S8：将步骤S7制得的复合坯体使用平面磨床对喷涂层进行打磨，使其成为平面状态并完全覆盖基体多孔泡沫表面的孔隙，制得打磨好的复合坯体；
S9：将步骤S8制得的打磨好的复合坯体置于温度为1020℃、有保护气体的热处理炉中进行热处理，保温时间为6h，经自然冷却至室温，制得新型高性能汽车用多孔金属复合材料，所述保护气体为氮气、乙炔、氢气按体积比=60:36:2的混合气体。
实施例3
一种新型高性能汽车用多孔金属复合材料，以重量为单位，由以下原料制成：基体350份、涂层15份；
所述基体，以重量为单位，由以下原料制成：铁粉152份、氧化锆粉22份、氮化铝粉18份、碳化硅粉16份、氮化硅粉14份、堇青石粉12份、石英粉10份、聚乙烯醇9份、二氧化锆溶胶溶8份、甲基纤维素5份、聚乙烯羧丁醛6份、造孔剂16份、环氧硅烷1.6份、马来酸酐接枝相容剂1.5份、磷石膏1.2份、丙烯酸型架桥剂1份、丙烯酸酯0.8份、701粉0.6份、聚合氯化铝0.6份、肪酸类稳定剂0.4份、苯乙烯0.3份；
所述造孔剂以重量为单位，由以下原料制成：石蜡16份、硬脂酸15份、氯化钠8份、碳酸铵14份、尿素6份；
所述环氧硅烷为偶联剂；
所述磷石膏为安定剂；
所述丙烯酸酯为调节剂；
所述701粉为强化剂；
所述聚合氯化铝为聚凝剂；
所述苯乙烯为终止剂；
所述铁粉、氧化锆粉、氮化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、701粉的粒径均为5-100µm；
所述基体的厚度为45mm，开孔率为92%，密度为1500g/m2；
所述涂层，以重量为单位，由以下原料制成：铝粉20份、镍粉18份、钛粉8份、钼粉5份、钒粉5份、钇粉4份、镁粉2份、钴粉2份、铅粉3份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.2份、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷-0.5份、铂催化剂0.2份、粘结剂0.8份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.4份；
所述偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯为引发剂；
所述2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷为交联剂；
所述粘结剂以重量为单位，由以下原料制成：聚乙烯醇14份、强甲基纤维素12份、聚氧化乙烯20份；
所述环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷为增粘剂；
所述铝粉、镍粉、铁粉、钛粉、钼粉、钒粉、钇粉、镁粉、钴粉、铅粉的粒径均为0.1-4µm；
所述涂层厚度为100µm；
所述新型高性能汽车用多孔金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚乙烯醇、二氧化锆溶胶溶、聚乙烯羧丁醛溶解在9倍于其总质量份数的水中，随后投入甲基纤维素，浸泡5h后在74℃下干燥至含水量为5%，制得混合物Ⅰ；
S2：将铁粉、氧化锆粉、氮化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、造孔剂、环氧硅烷、马来酸酐接枝相容剂、磷石膏、丙烯酸型架桥剂、丙烯酸酯、701粉、聚合氯化铝、肪酸类稳定剂、苯乙烯、700份水在微波功率为400W，温度为600℃，转速为500r/min下搅拌4h，接着所得物干燥至含水量≤8%，制得混合物Ⅱ；
S3：将步骤S1制得的混合物Ⅰ与步骤S2制得的混合物Ⅱ在温度为250℃，转速为500r/min下搅拌1.5h，投入球磨机中球磨处理，使所得物料的方孔筛余量≤0.12%，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤步骤S3制得的混合物Ⅲ送入模具中，在压力为580MPa下压制成型，在氮气保护下以540℃的温度烧结4h，经自然冷却至室温，制得基体；
S5：将铝粉、镍粉、钛粉、钼粉、钒粉、钇粉、镁粉、钴粉、铅粉在转速为300r/min下搅拌6min，制得混合物Ⅳ；
S6：向步骤S5制得的混合物Ⅳ中加入偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷、铂催化剂、粘结剂、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，在微波功率为400W，温度为220℃，转速为400r/min下搅拌1h，制得混合物Ⅴ；
S7：采用1400℃的喷涂温度将步骤S6制得的混合物Ⅴ均匀热喷涂在步骤S4制得的基体表面上，制得复合坯体；
S8：将步骤S7制得的复合坯体使用平面磨床对喷涂层进行打磨，使其成为平面状态并完全覆盖基体多孔泡沫表面的孔隙，制得打磨好的复合坯体；
S9：将步骤S8制得的打磨好的复合坯体置于温度为1100℃、有保护气体的热处理炉中进行热处理，保温时间为5h，经自然冷却至室温，制得新型高性能汽车用多孔金属复合材料，所述保护气体为氮气、乙炔、氢气按体积比=70:28:2的混合气体。
将实施例1-3制备的新型高性能汽车用多孔金属复合材料和实施例1-3制备的新型高性能汽车用多孔金属复合材料同厚度规格的聚氨酯复合板材料、铝镁合金泡沫材料切成相同面积的样片，分别进行抗冲击强度、抗拉强度、硬度、拉伸率、吸音性和比钢度的性能对比检测，检测结果如下表所示。
从上表结果可以看出，本发明制得的新型高性能汽车用多孔金属复合材料的各项性能指标均优于同厚度、同规格的聚氨酯夹心板材料和铝镁合金泡沫材料，其中抗冲击强度达到了636.64MPa以上，抗拉强度达到了675.09 MPa 以上，硬度达到了281.22HRC以上，拉伸率达到了23.39%以上，吸音性达到了71.33dB以上，比钢度达到了172.37α/ρ以上，具有良好的机械性能和吸音性，可以广泛应用于汽车领域。
以上内容不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种新型高性能汽车用多孔金属复合材料，其特征在于，以重量为单位，由以下原料制成：基体190-350份、涂层10-15份；
所述基体，以重量为单位，由以下原料制成：铁粉126-152份、氧化锆粉15-22份、氮化铝粉14-18份、碳化硅12-16份、氮化硅粉10-14份、堇青石粉8-12份、石英粉8-10份、聚乙烯醇6-9份、二氧化锆溶胶溶4-8份、甲基纤维素3-5份、聚乙烯羧丁醛4-6份、造孔剂10-16份、环氧硅烷0.8-1.6份、马来酸酐接枝相容剂0.6-1.5份、磷石膏0.8-1.2份、丙烯酸型架桥剂0.6-1份、丙烯酸酯0.5-0.8份、701粉0.4-0.6份、聚合氯化铝0.4-0.6份、肪酸类稳定剂0.2-0.4份、苯乙烯0.2-0.3份；
所述造孔剂以重量为单位，由以下原料制成：石蜡12-16份、硬脂酸10-15份、氯化钠6-8份、碳酸铵8-14份、尿素4-6份；
所述涂层，以重量为单位，由以下原料制成：铝粉16-20份、镍粉14-18份、钛粉6-8份、钼粉4-5份、钒粉3-5份、钇粉2-4份、镁粉1-2份、钴粉1-2份、铅粉2-3份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯0.1-0.2份、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷0.3-0.5份、铂催化剂0.1-0.2份、粘结剂0.6-0.8份、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷0.2-0.4份；
所述粘结剂以重量为单位，由以下原料制成：聚乙烯醇10-14份、强甲基纤维素8-12份、聚氧化乙烯16-20份；
所述新型高性能汽车用多孔金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚乙烯醇、二氧化锆溶胶溶、聚乙烯羧丁醛溶解在5-9倍于其总质量份数的水中，随后投入甲基纤维素，浸泡5-8h后在66-74℃下干燥至含水量≤8%，制得混合物Ⅰ；
S2：将铁粉、氧化锆粉、氮化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、造孔剂、环氧硅烷、马来酸酐接枝相容剂、磷石膏、丙烯酸型架桥剂、丙烯酸酯、701粉、聚合氯化铝、肪酸类稳定剂、苯乙烯、400-700份水在微波功率为100-400W，温度为550-600℃，转速为200-500r/min下搅拌4-6h，接着所得物干燥至含水量≤8%，制得混合物Ⅱ；
S3：将步骤S1制得的混合物Ⅰ与步骤S2制得的混合物Ⅱ在温度为220-250℃，转速为200-500r/min下搅拌1.5-2h，投入球磨机中球磨处理，使所得物料的方孔筛余量≤0.12%，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤步骤S3制得的混合物Ⅲ送入模具中，在压力为540-580MPa下压制成型，在氮气保护下以420-540℃的温度烧结4-8h，经自然冷却至室温，制得基体；
S5：将铝粉、镍粉、钛粉、钼粉、钒粉、钇粉、镁粉、钴粉、铅粉在转速为200-300r/min下搅拌6-10min，制得混合物Ⅳ；
S6：向步骤S5制得的混合物Ⅳ中加入偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯、2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷、铂催化剂、粘结剂、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，在微波功率为200-400W，温度为180-220℃，转速为200-400r/min下搅拌1-2h，制得混合物Ⅴ；
S7：采用1200-1400℃的喷涂温度将步骤S6制得的混合物Ⅴ均匀热喷涂在步骤S4制得的基体表面上，制得复合坯体；
S8：将步骤S7制得的复合坯体使用平面磨床对喷涂层进行打磨，使其成为平面状态并完全覆盖基体多孔泡沫表面的孔隙，制得打磨好的复合坯体；
S9：将步骤S8制得的打磨好的复合坯体置于温度为1020-1100℃、有保护气体的热处理炉中进行热处理，保温时间为5-6h，经自然冷却至室温，制得新型高性能汽车用多孔金属复合材料。
2.根据权利要求1所述的新型高性能汽车用多孔金属复合材料，其特征在于，所述铁粉、氧化锆粉、氮化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、堇青石粉、石英粉、701粉的粒径均为5-100µm。
3.根据权利要求1所述的新型高性能汽车用多孔金属复合材料，其特征在于，所述基体的厚度为2-45mm，开孔率为35%-92%，密度为850-1500g/m2。
4.根据权利要求1所述的新型高性能汽车用多孔金属复合材料，其特征在于，所述铝粉、镍粉、铁粉、钛粉、钼粉、钒粉、钇粉、镁粉、钴粉、铅粉的粒径均为0.1-4µm。
5.根据权利要求1所述的新型高性能汽车用多孔金属复合材料，其特征在于，所述涂层厚度为10-100µm。
6.根据权利要求1所述的新型高性能汽车用多孔金属复合材料，其特征在于，步骤S9中所述保护气体为氮气、乙炔、氢气按体积比=60-70:28-36:2-4的混合气体。
7.根据权利要求6所述的新型高性能汽车用多孔金属复合材料，其特征在于，所述保护气体为氮气、乙炔、氢气按体积比=70:28:2的混合气体。
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