CN112122588B - 一种提高汽车覆盖件力学性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新材料加工技术领域,公开了一种提高汽车覆盖件力学性能的方法,向铸铁合金中添加了无机纳米粉体,熔融性能好,能够提高合金钢的纯净度、致密度、等向性和均匀性,淬火均匀,减少偏析,热处理形变小,工艺容易掌控,加工制备得到的覆盖件的机械强度和力学性能极好,抗拉强度达到850‑880MPa,硬度达到300‑310HB,伸长率达到6.5‑7.0%,冲击韧性达到42‑45J/cm2,同时还在耐热、耐蚀和耐磨等特殊性能上具有优良表现,对于复杂、精密覆盖件的加工起到了简化作用,采用本发明的方法制备得到的汽车覆盖件具有强韧性和耐冲击性,综合性能好。
Description
技术领域
本发明属于新材料加工技术领域,具体涉及一种提高汽车覆盖件力学性能的方法。
背景技术
汽车覆盖件是指覆盖发动机、底盘,构成驾驶室、车身的金属薄板制成的空间形状的表面或内部零件。按功能和部位可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架覆盖件三类。它们在工艺设计、模具加工、设备选择及质量控制(尺寸公差、形状精度、零件刚度、表面质量)等方面都具有与一般冲压零件不同的特点。汽车覆盖件冲压成形的基本工序有:落料、预弯、拉延、修边、冲孔、翻边、整形等(见表)。典型结构的汽车覆盖件一般需要4~6道工序,并可根据需要将一些工序合并,如落料拉延、修边冲孔、翻边整形等。
汽车覆盖件的制造时汽车车身制造的重要环节,其对于汽车的保护起着重要的作用。现有的覆盖件加工中,为了提高其力学性能,选择增加钼、镍、铬等金属的含量,不仅造成成本升高,还会导致加工中回火稳定性变差,同时也会焊接增加困难度。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种提高汽车覆盖件力学性能的方法,工艺容易掌控,加工制备得到的覆盖件的机械强度和力学性能极好。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种提高汽车覆盖件力学性能的方法,在汽车覆盖件加工中,将制备得到的无机纳米粉体添加到覆盖件基础合金熔融液中,添加量为合金熔融液质量分数的0.012-0.014%,熔炼混合均匀,然后浇注成型,加工成汽车覆盖件;所述无机纳米粉体的制备方法包括以下步骤:
(1)将0.25-0.27摩尔的三氧化二铬粉末置于烧杯中,加入100-110毫升溴酸钾溶液,置于60-70℃恒温水浴锅中加热,在300-350转/分钟下搅拌溶解30-40分钟,加入20-30毫升乙醇,搅拌均匀后滴加5-6毫升盐酸溶液,在密闭恒温箱中老化2-3天,将老化后的混合液置于超临界干燥箱中的干燥缸内,温度设定为2-4℃,通入液态二氧化碳,置换除去乙醇和水,然后缓慢放出二氧化碳气体,得到凝胶态三氧化二铬;
(2)将23-25克的金红石型钛白粉和4-6克的氧化镁粉末混合,加入到50-60毫升丙酮中分散30-40分钟,然后将步骤(1)制备得到的凝胶态三氧化二铬加入到混合分散液中,在40-45℃下搅拌0.5-0.6小时,将混合液转移至马弗炉中煅烧,煅烧温度为700-750℃,煅烧时间为1.5-2.0小时,煅烧得到的产物冷却后置于60-70℃烘箱中干燥至恒重,冷却研磨成粉即可。
进一步的,所述制备得到的无机纳米粉体粒径大小在10-30纳米之间。
进一步的,步骤(1)所述溴酸钾溶液质量浓度为15-18%。
进一步的,步骤(1)所述盐酸溶液摩尔浓度为2.0-2.4摩尔/升。
进一步的,步骤(1)所述恒温老化箱中温度为65-70℃。
进一步的,步骤(2)所述金红石型钛白粉和氧化镁粉末粒径大小在10-15微米之间。
作为对上述方案的进一步描述,所述覆盖件基础合金熔融液各元素成分含量按照质量百分比为:碳占0.24-0.26%;硅占0.8-1.0%;铬占4.2-5.6%;锰占7.5-8.5%;钼占0.3-0.5%;镍占0.7-1.3%;铜占0.2-0.6%;锡占0.23-0.29%;锑占0.25-0.31%;氮占0.18-0.26%;磷占0.20-0.24%;硫占0.14-0.18%;剩余为铁和不可避免的杂质。
本发明相比现有技术具有以下优点:为了解决现有汽车覆盖件加工中为了提高力学性能存在的不足问题,本发明提供了一种提高汽车覆盖件力学性能的方法,通过覆盖件合金钢组织层面和材料服役性能的研究,从内部因素解决力学性能不足的问题,对覆盖件加工材料的综合性能进行提高,在覆盖件基础合金熔融后,向合金液中添加了无机纳米粉体,熔融性能好,能够提高合金钢的纯净度、致密度、等向性和均匀性,淬火均匀,减少偏析,热处理形变小,工艺容易掌控,加工制备得到的覆盖件的机械强度和力学性能极好,抗拉强度达到850-880MPa,硬度达到300-310HB,伸长率达到6.5-7.0%,冲击韧性达到42-45J/cm2,同时还在耐热、耐蚀和耐磨等特殊性能上具有优良表现,对于复杂、精密覆盖件的加工起到了简化作用,采用本发明的方法制备得到的汽车覆盖件具有强韧性和耐冲击性,综合性能好,具有低成本、低能耗、高寿命的特点,有助于汽车覆盖件材料各方面性能的均衡改善,能够实现提高汽车零部件生产行业工作效率以及提高市场竞争力的现实意义,对于汽车零部件加工研究具有较高价值,显著促进现代化汽车行业快速发展以及资源可持续发展,是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种提高汽车覆盖件力学性能的方法,在汽车覆盖件加工中,将制备得到的无机纳米粉体添加到覆盖件基础合金熔融液中,添加量为合金熔融液质量分数的0.012%,熔炼混合均匀,然后浇注成型,加工成汽车覆盖件;所述无机纳米粉体的制备方法包括以下步骤:
(1)将0.25摩尔的三氧化二铬粉末置于烧杯中,加入100毫升溴酸钾溶液,置于60℃恒温水浴锅中加热,在300转/分钟下搅拌溶解30分钟,加入20毫升乙醇,搅拌均匀后滴加5毫升盐酸溶液,在密闭恒温箱中老化2天,将老化后的混合液置于超临界干燥箱中的干燥缸内,温度设定为2℃,通入液态二氧化碳,置换除去乙醇和水,然后缓慢放出二氧化碳气体,得到凝胶态三氧化二铬;
(2)将23克的金红石型钛白粉和4克的氧化镁粉末混合,加入到50毫升丙酮中分散30分钟,然后将步骤(1)制备得到的凝胶态三氧化二铬加入到混合分散液中,在40℃下搅拌0.5小时,将混合液转移至马弗炉中煅烧,煅烧温度为700℃,煅烧时间为1.5小时,煅烧得到的产物冷却后置于60℃烘箱中干燥至恒重,冷却研磨成粉即可。
进一步的,所述制备得到的无机纳米粉体粒径大小在10-30纳米之间。
进一步的,步骤(1)所述溴酸钾溶液质量浓度为15%。
进一步的,步骤(1)所述盐酸溶液摩尔浓度为2.0摩尔/升。
进一步的,步骤(1)所述恒温老化箱中温度为65℃。
进一步的,步骤(2)所述金红石型钛白粉和氧化镁粉末粒径大小在10-15微米之间。
作为对上述方案的进一步描述,所述覆盖件基础合金熔融液各元素成分含量按照质量百分比为:碳占0.24%;硅占0.8%;铬占4.2%;锰占7.5%;钼占0.3%;镍占0.7%;铜占0.2%;锡占0.23%;锑占0.25%;氮占0.18%;磷占0.20%;硫占0.14%;剩余为铁和不可避免的杂质。
实施例2
一种提高汽车覆盖件力学性能的方法,在汽车覆盖件加工中,将制备得到的无机纳米粉体添加到覆盖件基础合金熔融液中,添加量为合金熔融液质量分数的0.013%,熔炼混合均匀,然后浇注成型,加工成汽车覆盖件;所述无机纳米粉体的制备方法包括以下步骤:
(1)将0.26摩尔的三氧化二铬粉末置于烧杯中,加入105毫升溴酸钾溶液,置于65℃恒温水浴锅中加热,在330转/分钟下搅拌溶解35分钟,加入25毫升乙醇,搅拌均匀后滴加5.5毫升盐酸溶液,在密闭恒温箱中老化2天,将老化后的混合液置于超临界干燥箱中的干燥缸内,温度设定为3℃,通入液态二氧化碳,置换除去乙醇和水,然后缓慢放出二氧化碳气体,得到凝胶态三氧化二铬;
(2)将24克的金红石型钛白粉和5克的氧化镁粉末混合,加入到55毫升丙酮中分散35分钟,然后将步骤(1)制备得到的凝胶态三氧化二铬加入到混合分散液中,在42℃下搅拌0.55小时,将混合液转移至马弗炉中煅烧,煅烧温度为730℃,煅烧时间为1.8小时,煅烧得到的产物冷却后置于65℃烘箱中干燥至恒重,冷却研磨成粉即可。
进一步的,所述制备得到的无机纳米粉体粒径大小在10-30纳米之间。
进一步的,步骤(1)所述溴酸钾溶液质量浓度为16%。
进一步的,步骤(1)所述盐酸溶液摩尔浓度为2.2摩尔/升。
进一步的,步骤(1)所述恒温老化箱中温度为68℃。
进一步的,步骤(2)所述金红石型钛白粉和氧化镁粉末粒径大小在10-15微米之间。
作为对上述方案的进一步描述,所述覆盖件基础合金熔融液各元素成分含量按照质量百分比为:碳占0.25%;硅占0.9%;铬占4.9%;锰占8.0%;钼占0.4%;镍占1.0%;铜占0.4%;锡占0.26%;锑占0.28%;氮占0.22%;磷占0.22%;硫占0.16%;剩余为铁和不可避免的杂质。
实施例3
一种提高汽车覆盖件力学性能的方法,在汽车覆盖件加工中,将制备得到的无机纳米粉体添加到覆盖件基础合金熔融液中,添加量为合金熔融液质量分数的0.014%,熔炼混合均匀,然后浇注成型,加工成汽车覆盖件;所述无机纳米粉体的制备方法包括以下步骤:
(1)将0.27摩尔的三氧化二铬粉末置于烧杯中,加入110毫升溴酸钾溶液,置于70℃恒温水浴锅中加热,在350转/分钟下搅拌溶解40分钟,加入30毫升乙醇,搅拌均匀后滴加6毫升盐酸溶液,在密闭恒温箱中老化3天,将老化后的混合液置于超临界干燥箱中的干燥缸内,温度设定为4℃,通入液态二氧化碳,置换除去乙醇和水,然后缓慢放出二氧化碳气体,得到凝胶态三氧化二铬;
(2)将25克的金红石型钛白粉和6克的氧化镁粉末混合,加入到60毫升丙酮中分散40分钟,然后将步骤(1)制备得到的凝胶态三氧化二铬加入到混合分散液中,在45℃下搅拌0.6小时,将混合液转移至马弗炉中煅烧,煅烧温度为750℃,煅烧时间为2.0小时,煅烧得到的产物冷却后置于70℃烘箱中干燥至恒重,冷却研磨成粉即可。
进一步的,所述制备得到的无机纳米粉体粒径大小在10-30纳米之间。
进一步的,步骤(1)所述溴酸钾溶液质量浓度为18%。
进一步的,步骤(1)所述盐酸溶液摩尔浓度为2.4摩尔/升。
进一步的,步骤(1)所述恒温老化箱中温度为70℃。
进一步的,步骤(2)所述金红石型钛白粉和氧化镁粉末粒径大小在10-15微米之间。
作为对上述方案的进一步描述,所述覆盖件基础合金熔融液各元素成分含量按照质量百分比为:碳占0.26%;硅占1.0%;铬占5.6%;锰占8.5%;钼占0.5%;镍占1.3%;铜占0.6%;锡占0.29%;锑占0.31%;氮占0.26%;磷占0.24%;硫占0.18%;剩余为铁和不可避免的杂质。
对比例1
与实施例1的区别仅在于,使用等量的粒径大小在10-30纳米之间纳米三氧化二铬代替所述无机纳米粉体,其余保持一致。
对比例2
与实施例2的区别仅在于,使用等量的粒径大小在10-30纳米之间纳米二氧化钛代替所述无机纳米粉体,其余保持一致。
对比例3
与实施例3的区别仅在于,无机纳米粉体制备中直接将三氧化二铬添加到步骤(2)的混合分散液中,省略步骤(1)中凝胶态三氧化二铬的制备过程,其余保持一致。
对比例4
与实施例3的区别仅在于,无机纳米粉体制备中省略步骤(2)中氧化镁粉末的添加,其余保持一致。
对比例5
与实施例3的区别仅在于,无机纳米粉体制备过程的步骤(2)中煅烧温度为650℃,煅烧时间为3小时,其余保持一致。
对比实验
分别使用实施例1-3和对比例1-5的方法对汽车模具用合金铸铁性能进行改善,以公开号为CN201110391727.3 刹车钳用合金钢及其制备方法中的方法为对照组,以对照组说明书中实施例1所述合金钢元素成分以及锻造方法加工制备试样,每组试样长宽厚分别为200毫米、150毫米、10毫米,每组选择5个试样,分别进行测定,采用GB/T 37782-2019标准测定试样性能变化,在相同条件下进行各项性能测试,试验中保持无关变量一致,进行结果统计分析(实验前利用统计学方法进行试验设计,然后进行试验并记录试验数据,分析得到试验结果,过程中充分利用统计学工具对结果加以最大程度的解释),结果如下表所示:
由此可见:采用本发明的方法制备得到的汽车覆盖件具有强韧性和耐冲击性,综合性能好,具有低成本、低能耗、高寿命的特点,有助于汽车覆盖件材料各方面性能的均衡改善,能够实现提高汽车零部件生产行业工作效率以及提高市场竞争力的现实意义,对于汽车零部件加工研究具有较高价值,显著促进现代化汽车行业快速发展以及资源可持续发展,是一种极为值得推广使用的技术方案。
Claims (6)
1.一种提高汽车覆盖件力学性能的方法,其特征在于,在汽车覆盖件加工中,将制备得到的无机纳米粉体添加到覆盖件基础合金熔融液中,添加量为合金熔融液质量分数的0.012-0.014%,熔炼混合均匀,然后浇注成型,加工成汽车覆盖件;所述无机纳米粉体的制备方法包括以下步骤:
(1)将0.25-0.27摩尔的三氧化二铬粉末置于烧杯中,加入100-110毫升溴酸钾溶液,置于60-70℃恒温水浴锅中加热,在300-350转/分钟下搅拌溶解30-40分钟,加入20-30毫升乙醇,搅拌均匀后滴加5-6毫升盐酸溶液,在密闭恒温箱中老化2-3天,将老化后的混合液置于超临界干燥箱中的干燥缸内,温度设定为2-4℃,通入液态二氧化碳,置换除去乙醇和水,然后缓慢放出二氧化碳气体,得到凝胶态三氧化二铬;
(2)将23-25克的金红石型钛白粉和4-6克的氧化镁粉末混合,加入到50-60毫升丙酮中分散30-40分钟,然后将步骤(1)制备得到的凝胶态三氧化二铬加入到混合分散液中,在40-45℃下搅拌0.5-0.6小时,将混合液转移至马弗炉中煅烧,煅烧温度为700-750℃,煅烧时间为1.5-2.0小时,煅烧得到的产物冷却后置于60-70℃烘箱中干燥至恒重,冷却研磨成粉即可;
所述覆盖件基础合金熔融液各元素成分含量按照质量百分比为:碳占0.24-0.26%;硅占0.8-1.0%;铬占4.2-5.6%;锰占7.5-8.5%;钼占0.3-0.5%;镍占0.7-1.3%;铜占0.2-0.6%;锡占0.23-0.29%;锑占0.25-0.31%;氮占0.18-0.26%;磷占0.20-0.24%;硫占0.14-0.18%;剩余为铁和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述一种提高汽车覆盖件力学性能的方法,其特征在于,所述制备得到的无机纳米粉体粒径大小在10-30纳米之间。
3.如权利要求1所述一种提高汽车覆盖件力学性能的方法,其特征在于,步骤(1)所述溴酸钾溶液质量浓度为15-18%。
4.如权利要求1所述一种提高汽车覆盖件力学性能的方法,其特征在于,步骤(1)所述盐酸溶液摩尔浓度为2.0-2.4摩尔/升。
5.如权利要求1所述一种提高汽车覆盖件力学性能的方法,其特征在于,步骤(1)所述密闭恒温箱中温度为65-70℃。
6.如权利要求1所述一种提高汽车覆盖件力学性能的方法,其特征在于,步骤(2)所述金红石型钛白粉和氧化镁粉末粒径大小在10-15微米之间。
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CN112122588A (zh) | 2020-12-25 |
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Denomination of invention: A method to improve the mechanical properties of automobile panels Effective date of registration: 20221108 Granted publication date: 20211029 Pledgee: Hanshan Tongda Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: MAANSHAN SANCHUAN MACHINERY MANUFACTURING Co.,Ltd. Registration number: Y2022980021045 |
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