[发明专利]Al/Cu复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种Al/Cu复合材料，所述Al/Cu复合材料至少包括：含铝相的基材，所述基材中嵌有铜相，所述铜相和铝相互相独立，所述铜相是连续或者不连续的铜丝或者铜管结构，铜相的体积分数为2%‑30%，其制备方法主要先采用编织或者绕制的方法制备铜相，然后渗入铝相。本发明所述的Al/Cu复合材料可应用于汽车制造，抗压强度可以达到300～450 MPa，延伸率达到9～18%，是纯铝强度的2.5倍。

技术领域

本发明涉及一种Al/Cu复合材料其制备方法和用途，特别是涉及一种用于汽车上的Al/Cu复合材料。

背景技术

随着全球环境问题和能源危机，对汽车的要求越来越高，其中汽车轻量化是汽车降低燃耗及减少排放的最有效措施之一。汽车轻量化不仅仅是简单的车身重量的降低，而是在保持安全性能的基础上尽可能降低车身重量。目前，汽车轻量化主要有三个途径：结构设计优化、材料轻量化和制造工艺创新。其中，材料轻量化就是采用一些密度小、强度高的材料，例如铝合金、镁合金、碳纤维等。近年来，铝及其合金由于其密度小(2.7g/cm³)、比强度高而成为汽车轻量化中的宠儿，例如奥迪全新D5车型中铝制材料占全部车身的58％。

铝合金按照其成份划分，共有1-8系铝合金。从安全性角度考虑，要求铝合金具有较高的强度，但是强度越高加工成本越高，同时对连接技术提出更高的要求。例如硬铝和超硬铝在制备成车身零件后续焊接过程中，存在铝合金软化和裂纹、气孔等缺陷，这对焊接工艺是一个巨大挑战，同时会大幅提高成本。传统的2系Al(Cu)主要利用Cu的固溶强化原理提高基体Al的力学性能，但是2系合金焊接性能较差，存在软化、裂纹等缺陷，一般需要采用高级的焊接设备和附加条件焊接(例如采用激光焊接、焊前预热、焊后缓冷等工艺)。即传统铝合金强度与焊接性存在一个博弈，强度高的同时可焊性差。因此，开发高强度、焊接性好的铝合金具有重要的现实意义和经济效益。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种Al/Cu复合材料其制备方法和用途，用于解决现有技术中的不足。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种Al/Cu复合材料，所述Al/Cu复合材料至少包括：含铝的基材，所述基材中嵌有铜相，所述铜相和铝相互相独立，所述铜相是连续或者不连续的铜丝或者铜管结构，铜相的体积分数为2％-30％。

优选地，所述基材是纯铝、4系铝合金、5系铝合金、6系铝合金中的任意一种或几种。

所述4系铝合金通常是指主要由铝和硅所构成的合金，所述4系铝合金中通常硅含量在4.5-6.0％之间。

所述5系铝合金通常是指主要由铝和镁构成的合金，其中含镁量在3-5％之间，

所述6系铝合金通常是指由铝、镁和硅构成的合金。

优选地，所述铜相的直径为0.05-0.2mm。

优选地，所述铜相均匀分布于铝相中。

本发明的另一方面提供了上述的Al/Cu复合材料的制备方法，至少包括以下步骤：

(1)制备具有连续或者不连续的铜丝或者铜管结构的铜相；

(2)将铝加入铜相中，冷却成型。

优选地，所述步骤(1)中制备具有连续或者不连续的铜丝或者铜管结构的铜相采用编织法或者绕制。

所述铜相直径为0.05-0.2mm

所述步骤(2)中，本领域技术人员可根据铜相所占的体积分数，确定合适用量的铝加入铜相中，以形成所述Al/Cu复合材料。

所述编织绕制是现有技术，是本领域的技术人员所熟知的。