[发明专利]一种双元炭复合材料汽车车架的制备方法

说明书

本发明公开了一种双元炭复合材料汽车车架的制备方法，利用炭纤维具有高强度、低密度等特点，采用天然气和沥青进行致密炭/炭复合材料。该方法为：一、采用炭纤维布穿刺体作为预制体材料；二、化学气相沉积致密；三、沥青浸渍、炭化处理；四、机械加工后，制得炭纤维增强沥青基复合材料汽车车架。本发明采用炭纤维作为骨架，热解炭基体、沥青炭基体作为增强体的沥青基炭纤维复合材料汽车车架，具有重量轻、力学性能优异、机械强度高、抗冲击韧性好、耐磨性和耐腐蚀性性好等优点。

技术领域

本发明涉及一种汽车配件及其制备方法，尤其涉及一种双元炭复合材料汽车车架的制备方法。

背景技术

车架是跨接在汽车前后车桥上的框架式结构，俗称大梁，是汽车的基体，一般由纵梁和几根横梁组成，经由悬挂装置、前桥、后桥支撑在车轮上。车架必须具有足够的强度和刚度以承受汽车的载荷和从车轮传来的冲击。车架的功用是支撑、连接汽车的各总成，使各总成保持相对正确的位置，并承受汽车内外的各种载荷。

现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架，汽车绝大多数部件及总成都是通过车架来固定的，如发动机、传动系统、悬架、转向系统、驾驶室、货箱和相关操作机构。车架起到支撑连接汽车各零部件的作用，并承受来自车内外的各种载荷。

车架的结构形式首先应满足汽车总布置的要求，汽车在复杂的行驶过程中，固定在车架上的各总成和部件之间不应该发生干涉。汽车在崎岖道路上行驶时，车架在载荷作用下可能产生扭转变形以及纵向平面内的弯曲变形；当以便车轮遇到障碍物时，还可能使整个车架扭曲成菱形。这些变形将会改变安装在车架上的各部件之间的相对位置，从而影响其正常工作。因此，车架还应具有足够的强度和适当的刚度，为了提高汽车整车的轻量化水平，要求车架质量尽可能小。此外，车架应布置得离地面近一些，以使汽车重心降低，以利于提高汽车的行驶稳定性，尤其对于客车更为重要。目前，市场上的车架存在强度不足，且容易被腐蚀，从而影响汽车的使用寿命和汽车行驶的安全性。

炭纤维复合材料具有密度低、高的机械强度、高的抗冲击韧性、耐磨以及耐腐蚀性能，可以应用于汽车车架材料，并可大大提高汽车的使用寿命和安全性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、致密效果好、重量轻、机械强度高、抗冲击韧性好、耐磨性和耐腐蚀性优异的双元炭复合材料汽车车架及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种双元炭复合材料汽车车架的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：采用炭纤维布穿刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.18 g/cm³-0.78g/cm³。

步骤二：将步骤一中预制体进行化学气相沉积致密，采用天然气作为碳源气体，气体流量为1.7m³/h-17.0m³/h，当密度≥1.37g/cm³时转入下道致密工序。

步骤三：将步骤二制备的坯体完全浸没于沥青溶液中，连同盛沥青容器一起置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为600℃-900℃，反复数次致密，至坯体密度≥1.71g/cm³。

步骤四：将步骤三出炉的炭/炭复合材料坯体经过机械加工后，制得双元炭复合材料汽车车架。

上述的一种双元炭复合材料汽车车架的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的炭纤维布为1k或3k平纹或斜纹炭布，穿刺采用树脂基炭纤维棒进行穿刺，炭纤维棒中纤维丝束为1k-6k，炭纤维棒在预制体中穿刺间距为1mm-20mm。

上述的一种双元炭复合材料汽车车架的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的化学气相沉积致密工艺，升温速率为10℃/h-80℃/h，沉积温度为850℃-1100℃，沉积时间为100h-300h。