[發(fā)明專利]一種氮化釩鐵基剎車盤復(fù)合材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710057536.0
• 申請(qǐng)日: 2017-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN106853516A
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州思創(chuàng)源博電子科技有限公司
• 主分類號(hào): B22D17/00
• 分類號(hào): B22D17/00;C22C29/16;C22C1/05;C22C21/06;C22C1/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種氮化釩鐵基剎車盤復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

剎車盤在汽車的制動(dòng)系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，性能優(yōu)良的剎車盤是汽車安全行駛的前提條件之一。雖然經(jīng)過(guò)多年的應(yīng)用與發(fā)展，但是從早期的石棉剎車盤到目前廣泛使用的鑄鐵剎車盤，在環(huán)保、質(zhì)量等方面都存在一些缺陷，并不能完全滿足市場(chǎng)需求。汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車產(chǎn)量的大幅度增加，降低能源消耗、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)對(duì)汽車用材料輕量化的要求，迫使人們不停地開展對(duì)汽車剎車盤的研究。

對(duì)于高品質(zhì)鋼種的需求也日益提高，氮化釩鐵作為高強(qiáng)度微合金鋼的一種重要合金添加劑，其需求量也隨之提高。氮化釩鐵能夠有效地使用氮元素來(lái)優(yōu)化釩的析出狀態(tài)，增強(qiáng)析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的作用，因此能夠優(yōu)化鋼的性能。目前研究發(fā)現(xiàn)，向鋼中加入氮化釩鐵合金可以提高鋼的強(qiáng)度、韌性、耐磨性、耐腐蝕性以及抗熱疲勞性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種氮化釩鐵基剎車盤復(fù)合材料的制備方法，采用氮化釩鐵作為基體材料，可有效提高材料的性能從而調(diào)節(jié)所述復(fù)合材料的總體密度以及強(qiáng)度，此外還通過(guò)加入包覆材料的無(wú)機(jī)粒子的方式改進(jìn)抗拉強(qiáng)度和耐久度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種氮化釩鐵基剎車盤復(fù)合材料的制備方法，該方法包括如下步驟：

（1）制備氮化釩鐵基材

根據(jù)欲制備的氮化釩鐵中V和Fe的含量比，配入釩氧化物和鐵氧化物，再配入碳質(zhì)還原劑；反應(yīng)過(guò)程是：先將反應(yīng)物低溫階段進(jìn)行預(yù)還原處理，反應(yīng)物還原至低價(jià)釩氧化物，然后在較高溫度下以碳直接還原反應(yīng)為主，再將溫度降低至較低溫度，以進(jìn)行氮化反應(yīng)為主；

利用攪拌器，將上述原料混勻25-30min，在10-15MPa的壓力下壓塊成型；

將所述壓塊放入高溫爐中反應(yīng)，通入氮?dú)鈿夥眨髁繛?00-600ml/s，先升溫至600-650℃，低溫預(yù)還原2-5h；再升溫至1450-1500℃高溫碳熱還原4-8h；再降溫至1150-1200℃中溫氮化5-7h，冷卻后得到氮化釩鐵；低溫預(yù)還原、高溫碳熱還原的升溫速率為10℃/min；

（2）將鎂粉進(jìn)行熔煉，制備鋁合金，其中需要調(diào)節(jié)鋁合金中鎂含量在10-15%、鋅含量0.3-0.5%、錳含量在0.1-0.2%、鎳含量在0.05-0.09%，得鋁合金；

按重量份量計(jì)，將上述鋁合金30-50份與上述氮化釩鐵基材60-85份進(jìn)行熔煉，壓壓鑄成型，得到的剎車盤復(fù)合材料。

優(yōu)選的，在步驟（2）中，鋁合金和氮化釩鐵基材熔煉的溫度是1090-1110℃，熔煉過(guò)程中采用無(wú)接觸式電磁攪拌。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采用氮化釩鐵作為基體材料，從而調(diào)節(jié)所述復(fù)合材料的總體密度以及強(qiáng)度，此外還通過(guò)加入包覆材料的無(wú)機(jī)粒子的方式改進(jìn)抗拉強(qiáng)度和耐久度。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

根據(jù)欲制備的氮化釩鐵中V和Fe的含量比，配入釩氧化物和鐵氧化物，再配入碳質(zhì)還原劑；反應(yīng)過(guò)程是：先將反應(yīng)物低溫階段進(jìn)行預(yù)還原處理，反應(yīng)物還原至低價(jià)釩氧化物，然后在較高溫度下以碳直接還原反應(yīng)為主，再將溫度降低至較低溫度，以進(jìn)行氮化反應(yīng)為主。

利用攪拌器，將上述原料混勻25min，在10MPa的壓力下壓塊成型。

將所述壓塊放入高溫爐中反應(yīng)，通入氮?dú)鈿夥眨髁繛?00ml/s，先升溫至600℃，低溫預(yù)還原2h；再升溫至1450℃高溫碳熱還原4h；再降溫至1150℃中溫氮化5h，冷卻后得到氮化釩鐵；低溫預(yù)還原、高溫碳熱還原的升溫速率為10℃/min。

將鎂粉進(jìn)行熔煉，制備鋁合金，其中需要調(diào)節(jié)鋁合金中鎂含量在10%、鋅含量0.3%、錳含量在0.1%、鎳含量在0.05%，得鋁合金。

按重量份量計(jì)，將上述鋁合金30份與上述氮化釩鐵基材60份進(jìn)行熔煉，壓壓鑄成型，得到的剎車盤復(fù)合材料。鋁合金和氮化釩鐵基材熔煉的溫度是1090℃，熔煉過(guò)程中采用無(wú)接觸式電磁攪拌。

實(shí)施例二

根據(jù)欲制備的氮化釩鐵中V和Fe的含量比，配入釩氧化物和鐵氧化物，再配入碳質(zhì)還原劑；反應(yīng)過(guò)程是：先將反應(yīng)物低溫階段進(jìn)行預(yù)還原處理，反應(yīng)物還原至低價(jià)釩氧化物，然后在較高溫度下以碳直接還原反應(yīng)為主，再將溫度降低至較低溫度，以進(jìn)行氮化反應(yīng)為主。

利用攪拌器，將上述原料混勻30min，在15MPa的壓力下壓塊成型。