[发明专利]包括不同性能的区域的复合材料和方法

说明书

要求申请日的权益

本发明要求2011年2月21提交的申请号为61/444,942的美国临时申请的申请日权益；其内容通过引用整体结合到本文中。

技术领域

本发明一般涉及具有三明治结构的复合材料,其包括一插入两个金属层之间的聚合物核心，其中复合材料包括多个具有一种或多种不同性能的区域，本发明还涉及用于制造这种复合材料的工艺、用于生产包括这种复合材料的部件的工艺以及包括这种复合材料的部件。

背景技术

许多金属部件需要有较高要求性能的区域和其他性能要求较低的区域。以减轻重量和/或部件材料的使用量,有各种技术加工、切割、或以其他方式裁剪作为整体的金属部件。

例如,近期已经通过使用拼焊板实现了部件重量减少的发展，该拼焊板包括沿一边缘焊接在一起的不同厚度的金属。拼焊板、生产、焊接这种板的方法以及拼焊板的应用的实例描述在专利号为7,062,853(Reed等人)，专利号为6,957,848（Walther)和专利号为7,543,384(Ni等人)的美国专利中，在“拼焊板”和2004年12月6日的I-Car优势在线（http://www.i-car.com/pdf/advantage/online/2004/120604.pdf），这些都通过引用整体结合到本文中。

尽管在拼焊板中实现了重量的减少,但是,仍然需要有一材料系统,进一步实现重量减少,费用减少,以及易于制造,易于处理,易于焊接到其他部件或者它们的任何组合。这些材料还需要有良好的阻尼性能、良好的耐腐蚀性,能够容易的形成（例如在一个或多个区域），或者它们的任意组合。

发明内容

本发明是基于设计和制造复合材料的能力，该复合材料包括具有不同性能的多个区域。优选的，可在具有不同性能要求的部件中使用该复合材料，使得该部件的重量能够减少（例如与通过整块金属形成的部件相比）或者使得这种部件制造起来更容易或成本更低。

一般来说,此处的教义适合包括核心层的复合材料，该核心层包括被夹在两金属层之间的聚合物。复合材料优选包括具有不同厚度的两个区域，一区域包括一衬垫（例如另一不同的区域不含衬垫），或者两个区域皆包含衬垫。

根据本发明的一个方面，复合材料是一轻质复合物，包括:第一金属薄板；第二金属薄板；一个或多个插入第一和第二金属薄板之间的金属衬垫；以及一插入第一和第二金属薄板之间的聚合物层；其中聚合物层包括一热塑性聚合物；轻质复合物包括一具有插入第一金属薄板之间的衬垫的第一区域，其中第一区域具有相对高的抗张强度和/或相对较高的厚度；轻质复合材料还包括一第二区域，其抗张强度弱于第一区域和/或厚度小于第一区域。

本发明的另一个方面是针对一种生产轻质复合材料，例如根据本文教义获得的复合材料的方法，包括挤压聚合物材料层或者使聚合物材料层在模具中成型的步骤。

本发明的另一个方面是针对一种形成一部件或组件的方法，包括使复合材料，例如根据本文教义获得的复合材料变形的步骤。

根据本文教义获得的轻质复合材料通过使用冲压工艺变形和/或通过电阻焊工艺焊接。

本发明的另一个方面是针对一种部件或组件，例如通过根据本文教义获得的方法和/或根据本文教义获得的复合物材料形成的汽车零件或组件。

附图说明

图1是通常具有同样性能和统一厚度的示例性复合物图；

图2是一示例性复合物的横截面图，其通常具有统一厚度并包括一衬垫使其具有性能不同的区域；

图3是一示例性复合物的横截面图，该复合物通常具有统一厚度和包括两个衬垫使其具有性能不同的区域；

图4是一示例性复合物的横截面图，该复合物通常具有统一厚度和包括两个具有不同宽度的衬垫；

图5是一示例性复合物的横截面图，该复合物通常具有统一厚度，并包括一衬垫，其附着接触一个金属层但不接触第二金属层；

图6是包括一衬垫的示例性复合物的横截面图，该衬垫不接触金属层；

图7-图8是示例性轻质复合物的横截面图，该图阐明了衬垫、两个金属层和核心层的特征；

图9、10、11、12、13、14A、14B和14C是具有不同厚度区域的示例性轻质复合物的横截面图；

图15显示了根据本文教义，复合材料相对于通过激光焊接两个整体金属板制造的拼焊板的重量减少。

具体实施方式