Al/SRPP和Al/UHMWPE纤维金属层板冲压成形性能研究
发布时间：2021-10-20 15:23
随着近几年世界各国汽车轻量化脚步的逐渐加紧,汽车材料的研发也紧跟轻量化的步伐。尽管传统纤维增强复合材料轻量化效果出众,但其昂贵的材料成本及相对低效的成型效率极大地限制了复合材料在汽车减重上的应用。因此本文基于车企传统四大制造工艺之一的冲压工艺设计了新型的Al/SRPP和Al/UHMWPE纤维金属层板并研究了两种层板的冲压成形性能。通过沿0°、45°与90°纤维方向的单向拉伸试验发现,复合材料层的各向异性造成了Al/SRPP和Al/UHMWPE纤维金属层板沿板面表现出较大的面内各向异性。利用Hollomon方程能够很好地拟合得到Al/SRPP与Al/UHMWPE层板的本构方程。拉深试验表明,Al/SRPP与Al/UHMWPE层板的极限拉深比分别为2.2和2.4,达到中等强度铝合金板材的拉深性能。层板的面内各向异性导致Al/SRPP与Al/UHMWPE层板在拉深后均产生不同程度的制耳现象。对拉深后的杯形试样内部超声探伤后发现所有试样的粘接情况良好,无明显孔洞、脱粘或断裂情况。此外,通过扩孔试验发现Al/SRPP与Al/UHMWPE层板的极限扩孔率分别为42.5%和60.7%,Al/UHMW...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BMWi3“LifeDrive”模块架构及车身零部件爆炸图
湿法模压工艺(Wet Compression Molding, WCM)制造，而剩余的 2 件采用泡沫夹芯 RTM 造。大面积复材使用使得 i3 车身重量减轻至 180 千克左右，同时也提升了车辆的燃油经操控性。而国内目前位于江苏苏州的前途汽车在车身轻量化材料量产车应用方面走在了列。在 2017 年全国节能与新能源汽车成果展上，前途汽车展示了其利用快速多孔注入压(RMCP)工艺生产的电动跑车 K50 的碳纤维车身覆盖件及复合材料模压生产工艺(图 1.2)马和前途采用的世界最先进的闭模模压工艺的生产节拍约 3 ~ 4 分钟一个制件，相比于金冲压件平均 4 秒一个件的成形速度，碳纤维复合材料部件的生产制备效率明显低得多图 1.1 BMW i3 “LifeDrive”模块架构及车身零部件爆炸图
图 1.3 纤维金属层板结构图维及增强体介绍维——玻璃纤维Fiber, Gf)，简称玻纤，是最早开发并应用的一种性能生产成本低、拉伸强度高、耐化学腐蚀性能好及冲击复合材料制品[26,27]。E-玻纤、S-2 玻纤和石英玻纤是格最低廉，有较高的拉伸强度(约 3447 MPa)和弹性模81MPa，弹性模量为 86.9GPa，价格较贵，但在高温石英纤维由高纯度的 SiO2构成，具有优良的介电性砂、石灰岩、硼酸和其他微量成分(黏土、煤炭和萤石融状态，后续可选择先将熔融态的玻璃冷却制成玻璃的原丝(称为锅炉法工艺)，或者选择直接熔融后制成高到 1260 °C 左右时，熔融态的玻璃以约 55 m/s 的用水或喷射空气快速冷却原丝得到无定形结构的玻璃
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国超高分子量聚乙烯的应用及研究现状[J]. 张文媛. 当代石油石化. 2017(09)
[2]喷丸成形及强化对2024HDT-T351板材疲劳特性的影响[J]. 王旭,沈培良,高玉魁,李强. 表面技术. 2017(08)
[3]复合材料成型技术[J]. 李丹,良辰. 航空制造技术. 2017(16)
[4]三维数字图像相关技术（3D DIC）在材料形变研究中的应用进展[J]. 陈亚军,孙胜洁,季春明. 航空材料学报. 2017(04)
[5]快速固化碳纤维复合材料及其在汽车领域的应用[J]. 李嘉,崔姝艺,桂佳俊,石峰晖,张宝艳. 高科技纤维与应用. 2017(02)
[6]高性能纤维及其复合材料的研究与应用[J]. 郭云竹. 纤维复合材料. 2017(01)
[7]国产对位芳纶机织物应用与发展[J]. 李春霞,邱召明,王忠华,许德胜. 高科技纤维与应用. 2017(01)
[8]汽车轻量化:助新能源汽车极致表现[J]. 周路菡. 新经济导刊. 2016(04)
[9]纤维金属层板的研究与发展趋势[J]. 陶杰,李华冠,潘蕾,胡玉冰. 南京航空航天大学学报. 2015(05)
[10]航天用铝合金蒙皮拉形工艺研究[J]. 晋坤,孙秀京,尹苹,付杨,孙震,王存,马超,毛爱群. 锻压技术. 2015(08)
博士论文
[1]成形极限图的获取方法与其在金属板料成形中的应用[D]. 王辉.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]单聚合物复合材料模内自增强成型特性的研究[D]. 杨磊.大连理工大学 2016
[2]GLARE层板力学性能的数值模拟与试验研究[D]. 杜丹丹.南京航空航天大学 2016
[3]轻质材料应用于汽车轮毂的轻量化技术研究[D]. 孙文龙.北京理工大学 2016
[4]碳纤维复合材料汽车前地板成型工艺及性能研究[D]. 丁小马.东华大学 2015
[5]复合材料汽车引擎盖铺放设备的研究[D]. 陈列.武汉理工大学 2013
[6]含塑性单层的纤维金属层板的层间应力与本构关系研究[D]. 赵亮.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3447147
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BMWi3“LifeDrive”模块架构及车身零部件爆炸图
湿法模压工艺(Wet Compression Molding, WCM)制造，而剩余的 2 件采用泡沫夹芯 RTM 造。大面积复材使用使得 i3 车身重量减轻至 180 千克左右，同时也提升了车辆的燃油经操控性。而国内目前位于江苏苏州的前途汽车在车身轻量化材料量产车应用方面走在了列。在 2017 年全国节能与新能源汽车成果展上，前途汽车展示了其利用快速多孔注入压(RMCP)工艺生产的电动跑车 K50 的碳纤维车身覆盖件及复合材料模压生产工艺(图 1.2)马和前途采用的世界最先进的闭模模压工艺的生产节拍约 3 ~ 4 分钟一个制件，相比于金冲压件平均 4 秒一个件的成形速度，碳纤维复合材料部件的生产制备效率明显低得多图 1.1 BMW i3 “LifeDrive”模块架构及车身零部件爆炸图
图 1.3 纤维金属层板结构图维及增强体介绍维——玻璃纤维Fiber, Gf)，简称玻纤，是最早开发并应用的一种性能生产成本低、拉伸强度高、耐化学腐蚀性能好及冲击复合材料制品[26,27]。E-玻纤、S-2 玻纤和石英玻纤是格最低廉，有较高的拉伸强度(约 3447 MPa)和弹性模81MPa，弹性模量为 86.9GPa，价格较贵，但在高温石英纤维由高纯度的 SiO2构成，具有优良的介电性砂、石灰岩、硼酸和其他微量成分(黏土、煤炭和萤石融状态，后续可选择先将熔融态的玻璃冷却制成玻璃的原丝(称为锅炉法工艺)，或者选择直接熔融后制成高到 1260 °C 左右时，熔融态的玻璃以约 55 m/s 的用水或喷射空气快速冷却原丝得到无定形结构的玻璃
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国超高分子量聚乙烯的应用及研究现状[J]. 张文媛. 当代石油石化. 2017(09)
[2]喷丸成形及强化对2024HDT-T351板材疲劳特性的影响[J]. 王旭,沈培良,高玉魁,李强. 表面技术. 2017(08)
[3]复合材料成型技术[J]. 李丹,良辰. 航空制造技术. 2017(16)
[4]三维数字图像相关技术（3D DIC）在材料形变研究中的应用进展[J]. 陈亚军,孙胜洁,季春明. 航空材料学报. 2017(04)
[5]快速固化碳纤维复合材料及其在汽车领域的应用[J]. 李嘉,崔姝艺,桂佳俊,石峰晖,张宝艳. 高科技纤维与应用. 2017(02)
[6]高性能纤维及其复合材料的研究与应用[J]. 郭云竹. 纤维复合材料. 2017(01)
[7]国产对位芳纶机织物应用与发展[J]. 李春霞,邱召明,王忠华,许德胜. 高科技纤维与应用. 2017(01)
[8]汽车轻量化:助新能源汽车极致表现[J]. 周路菡. 新经济导刊. 2016(04)
[9]纤维金属层板的研究与发展趋势[J]. 陶杰,李华冠,潘蕾,胡玉冰. 南京航空航天大学学报. 2015(05)
[10]航天用铝合金蒙皮拉形工艺研究[J]. 晋坤,孙秀京,尹苹,付杨,孙震,王存,马超,毛爱群. 锻压技术. 2015(08)
博士论文
[1]成形极限图的获取方法与其在金属板料成形中的应用[D]. 王辉.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]单聚合物复合材料模内自增强成型特性的研究[D]. 杨磊.大连理工大学 2016
[2]GLARE层板力学性能的数值模拟与试验研究[D]. 杜丹丹.南京航空航天大学 2016
[3]轻质材料应用于汽车轮毂的轻量化技术研究[D]. 孙文龙.北京理工大学 2016
[4]碳纤维复合材料汽车前地板成型工艺及性能研究[D]. 丁小马.东华大学 2015
[5]复合材料汽车引擎盖铺放设备的研究[D]. 陈列.武汉理工大学 2013
[6]含塑性单层的纤维金属层板的层间应力与本构关系研究[D]. 赵亮.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3447147
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