[发明专利]一种轻量化铝竹/碳复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种新型复合材料技术领域，涉及一种铝竹复合材料及制备方法。其技术方案是：一种轻量化铝竹/碳复合材料，其特征是包括：铝板层、竹片层，所述铝板层、竹片层按照单层复合或多层复合或多层经纬复合，并经真空烧结而成。一种轻量化铝竹/碳复合材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：加工竹片层、铝板层；按照单层复合或多层复合或多层经纬复合进行复合；真空烧结。该复合材料有效减轻铝基复合材料的重量，机械咬合力良好，应用广泛；制备方法简单，工艺操作流程简单，设备投入资金少，成本低。

技术领域

本发明涉及一种复合材料技术领域，涉及一种铝竹复合材料及制备方法。

背景技术

随着国家西部大开发战略的实施，以高速铁路(高铁)为代表的国家基础项目正在全国范围内大规模的实施和建设。再加上人们生活水平的提高，以及高铁方便、舒适、快捷、高效、安全等优点，人们的出行方式正逐渐转变为以高铁列车为主，这就加大了对高铁列车的需求。传统的列车车体都是钢铁材料，由于车身自身重量的问题，不利于提高车速及节能，所以质轻、耐蚀性好、成型能力好的铝材及其合金就逐渐成为高铁列车主流材料。

早在20世纪50年代，世界上较发达的一些国家就开始采用铝型材料制造铁路车辆，包括美国、加拿大、日本、俄罗斯、德国和法国等国，目前国内高铁列车车厢业已大量使用铝合金材料。业内专家指出，时速300公里以上的高速列车车体必须采用轻量化的铝合金材料， 350公里以上的列车车厢除底盘外全部使用铝型材。目前中国铁路客运专线动车组采用的CRHI、CRH2、CRH3、CRH5四种类型中，除CRHI 型车体采用的是不锈钢材外，其余3种动车组车体均为铝合金材质。

铝合金与纯金属相比，具有硬度大、熔点低、耐腐蚀性能好等特点。最重要的是，铝合金由于具有密度小的优势，可以减少动车的能量消耗。因此，被广泛用在高铁列车车体上。

为了进一步提高高铁列车的运行速度、降低能耗，提高舒适程度，就需要对高铁列车进一步减重。而减重，往往从研究使用新材料的角度出发，比如采用镁铝合金、泡沫铝等。轻量化复合材料的使用一直是研究的热点。

铝竹复合材料作为轻量化复合铝合金材料的代表之一，但因现有铝竹复合材料是传统铝板包覆竹板，铝竹二者之间没有任何力的作用，往往采用铆钉或者螺丝固定，防止竹板材变形、滑动、脱落，一旦螺丝或铆钉脱落，复合材料的使用就会受到限制。目前主要用于装饰行业，在高铁列车上应用的研究尚处在空白期。

发明内容

本发明是提供一种轻量化的铝竹/碳复合材料及制备方法，有效减轻铝基复合材料的重量。

其技术方案是：

一种轻量化铝竹/碳复合材料，其特征是包括：铝板层、竹片层，所述铝板层、竹片层按照单层复合或多层复合或多层经纬复合，并经真空烧结而成。

如上所述一种轻量化铝竹/碳复合材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：

a)竹片层的加工：将竹子按照一定厚度加工平整，并切割成不同尺寸的竹片，制成竹片层；

b)铝板层的加工：将铝合金加工成铝板，制成铝板层；

c)复合：将步骤a制成的竹片层与步骤b制成的铝板层按照单层复合或多层复合或多层经纬复合进行复合；

d)烧结：将步骤c得到的复合材料，置于真空炉中烧结；将真空炉里压力抽至小于200Pa，然后迅速升温至烧结温度700℃—850℃，并持续保温3h—5h后停止加热，自然冷却至室温，开仓，得到所述轻量化铝竹/碳复合材料。

进一步的，步骤b所述铝板层的厚度为2mm—5mm。

进一步的，步骤d所述烧结温度为750℃,所述持续保温时间为 4h。

进一步的，步骤c所述复合的方法是用虎台钳将所述竹片层所述铝板层卷压在一起。