[发明专利]金属复合材料在机动车结构中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过轧辊方式制造的、可卷曲的、多层金属复合材料在机动车结构中的应用，特别在车身结构中的应用。

背景技术

机动车结构、特别是车身结构中采用的材料通常具有这样的属性，即，这些属性要满足对所采用的材料的要求。机动车的外层部件例如应该具有较高的强度，从而即使在负载的情况下也能够确保车身的完整性。同时，应该使外层部件还具有良好的涂层性能，从而例如能够作为喷漆载体而发挥作用。此外，外层部件的材料还必须具有良好的成型性能，从而在没有损坏的情况下同样能够形成外层部件的复杂几何结构。根据目前的现有技术，还不能够在一个单一材料中优化实现所有的要求。与其相对地，适宜采用复合材料，通过适宜的具有不同属性的材料组合而同时满足多重功能，并且因此至少能够减少前述的缺点。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种可替换单一材料的金属复合材料的应用。

根据本发明的技术方案，上述目的这样实现，即，本发明的复合材料是一种轻质复合材料并且具有三层合金钢，其中，至少一层由高强度或非常高强度合金钢制成。

可以了解到，通过要实现的复合材料的设计结构，特别通过特定钢材的选择和组合，例如基于相对传统材料采用轻质方式的目标、而在复合材料的技术属性上能够实现定量性的改善；特定的钢材诸如为软质的、易成型的合金钢，或是高强度或非常高强度的合金钢；所述复合材料是用于机动车结构中，特别用于车身结构和安装件中。

例如，在三层复合结构中，中间层由软质的、易成型的合金钢制成，而至少一侧外层由高强度或非常高强度合金钢制成。以这种方式例如能够抵挡住在由复合材料制成的部件的工作中产生的、特别是作用于外层的机械负载，该外层在材料技术方面能够适合于这样的应力载荷。

例如，一种软质的、易成型的合金钢的特征是，屈服强度在300MPa以下，并且同时断裂伸长率A₈₀大于20％。作为软质的、易成型的合金钢的实例，可以采用DC03型合金钢，其屈服强度为160MPa，断裂伸长率A₈₀大于50％。作为高强度或非常高强度合金钢，特别可以采用屈服强度大于300MPa的合金钢，其断裂伸长率A₈₀小于35％。作为高强度合金钢的实例，例如可以采用根据标准prEN 10336HDT1200M的马氏体双相钢，其屈服强度大约为900MPa，断裂伸长率大约为5％。

在本发明的一个具有优势的设计方案中，所有三层由相互不同的合金钢制成。以这种方式能够在材料技术方面提供一种相对于中间层对称的复合材料。可以了解到，由于复合材料在不同的侧面具有不同的强度因此该复合材料能够适应于负载。还可以实现，例如当相对应的一侧与其它构件进行焊接连接时，由合金钢制成的这一侧外层具有特别占优势的焊接性能。

此外，两侧外层由相同的高强度或非常高强度合金钢构成。在这个特殊实施例中，可以制成一种在材料技术方面相对于中间层对称的复合材料。由此，该复合材料在材料属性方面不具有优选方向，而是特别能够在多侧面上进行使用。特别地，这种对称形成的复合材料在成型过程中可以如同单层板材那样进行操作。因此，该复合材料适用于与单层板材使用条件一样的装置和操作步骤中。

此外，复合材料在一侧或两侧具有金属和/或有机涂层。通过涂层处理，能够使复合材料获得其它的属性，例如高的耐腐蚀性或吸引人的美学外观。例如可以对复合材料进行热浸镀锌或电镀锌处理。当然附加地或可替换地，还可以考虑采用以铝为基础的涂层以及喷漆处理。

在又一个具有优势的设计方案中，复合材料能够冷成型和/或热成型。以这种方式使复合材料成型为部件，诸如用于机动车结构、特别是车身结构中的部件。对于成型技术的类型或部件的形状基本上没有任何限制。

此外，应该使中间层的厚度优选至多为复合材料总厚度的90％，而优选至少为复合材料总厚度的30％。因为中间层例如由软质的、易成型的合金钢制成，相对地，外层由高强度或非常高强度合金钢制成，这样能够使所应用的合金钢价格低廉，所以通过中间层的最小厚度占有复合材料总厚度的比例而实现成本的节约。然而，为了能够确保具有良好的成型能力以及同时具有良好的强度，应该优选中间层的厚度不超过复合材料总厚度的80％。强度值能够通过由高强度或非常高强度合金钢制成的层相对于其它层的厚度选择来进行设定。