[發(fā)明專(zhuān)利]雙相陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料和制動(dòng)鼓及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911426334.4
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111074109B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳佩芳;釋加才讓;張芳杰;王燦;鄭仕琦;崔新亮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京天宜上佳高新材料股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C21/00
• 分類(lèi)號(hào): C22C21/00;C22C32/00;C22C1/02;C22C1/06;C22C1/10;C22F1/04;F16D65/10
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 周衛(wèi)賽

本發(fā)明涉及制動(dòng)鼓開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體提供了雙相陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料和制動(dòng)鼓及其制備方法。該種雙相陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料包括增強(qiáng)體，所述增強(qiáng)體為SiC顆粒和TiB₂顆粒構(gòu)成的雙相陶瓷顆粒，所述SiC顆粒占鋁基復(fù)合材料總量的10?20wt％，所述TiB₂顆粒占鋁基復(fù)合材料總量的5?10wt％，所述TiB₂顆粒的粒度為50?550nm，本發(fā)明提供的雙相陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中氧化碳化硅碳化硅和二硼化鈦與鋁合金潤(rùn)濕性好、結(jié)合強(qiáng)度高，碳化硅和二硼化鈦在基體鋁合金中的分布均勻，組織致密，具有高比強(qiáng)度、高比剛度、高硬度等優(yōu)越性能，從而制得性能優(yōu)良的雙相陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制動(dòng)鼓。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制動(dòng)鼓開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙相陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料和制動(dòng)鼓及其制備方法。

背景技術(shù)

鼓式制動(dòng)器作為一種常用的制動(dòng)器產(chǎn)品，可以使運(yùn)動(dòng)部件減速、停止或保持停止?fàn)顟B(tài)，能起到保護(hù)行車(chē)安全的作用，商用車(chē)制動(dòng)鼓是鼓式制動(dòng)器的摩擦偶件，商用車(chē)制動(dòng)鼓是制動(dòng)系統(tǒng)中用以產(chǎn)生阻礙車(chē)輛運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)制動(dòng)力的部件，商用車(chē)制動(dòng)鼓除應(yīng)具有作為構(gòu)件所需要的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)有盡可能高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，以及適當(dāng)?shù)哪湍バ浴⑸嵝院蜔崛萘康取?/p>

隨著當(dāng)前能源消耗及對(duì)大氣造成的污染日益嚴(yán)峻，汽車(chē)尾氣做為主要的污染源之一，提高車(chē)輛效率、減少二氧化碳排放是緩解氣候變化非常重要的目標(biāo)，汽車(chē)相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于燃油經(jīng)濟(jì)性的要求，也直接推動(dòng)了汽車(chē)輕量化的提出及發(fā)展，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示：汽車(chē)每減重10％，可節(jié)省10％的動(dòng)能，減少4-10％的尾氣排放，減少6-8％的燃油消耗量，百公里加速時(shí)間減少8％，剎車(chē)距離減少5％，使用壽命增加50％。目前，常用的商用車(chē)制動(dòng)鼓的材質(zhì)主要是鑄鐵。鑄鐵具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性、較高的強(qiáng)度、較好的耐磨性以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但隨著汽車(chē)的提速和卡車(chē)載重量的不斷增加，使汽車(chē)運(yùn)動(dòng)動(dòng)能成幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，剎車(chē)時(shí)產(chǎn)生的熱沖擊也隨之大幅增長(zhǎng)，以致制動(dòng)鼓早期因高溫應(yīng)力變形失效頻發(fā)，龜裂開(kāi)裂激增乃至最后炸裂。蠕墨鑄鐵表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)良的耐熱疲勞性能，但蠕墨鑄鐵生產(chǎn)穩(wěn)定性較難控制等原因，蠕墨鑄鐵制動(dòng)鼓沒(méi)有得到產(chǎn)品設(shè)計(jì)師們的重視。

近年來(lái)，采用顆粒增強(qiáng)的鋁基材料實(shí)現(xiàn)制動(dòng)鼓的輕質(zhì)耐磨和耐熱抗疲勞日益成為研究熱點(diǎn)，然而傳統(tǒng)的顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料盡管可塑性較好，然而強(qiáng)度和硬度低下，難以重熔鑄造，不易精密加工，為此，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN109136665A公開(kāi)了一種用于制動(dòng)鼓的鋁合金材料，包括以下原料：稀土陶瓷復(fù)合粉體、納米碳化硅復(fù)合粉體、鋁鈦硼稀土中間合金、鋁鎳中間合金、鎂鋯中間合金、鋁鉻中間合金、鉬、錳、余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，該技術(shù)方案采用鋁基材料具有輕質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，并且通過(guò)加入稀土材料和多種功能性中間合金和高強(qiáng)度金屬，提高強(qiáng)度，然而采用稀土材料和多功能中間合金價(jià)格昂貴，有毒有害，使得生產(chǎn)成本提高，不利于大規(guī)模生產(chǎn)利用。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中采用無(wú)毒無(wú)害、價(jià)格較低的鋁基復(fù)合材料強(qiáng)度和硬度低下，難以重熔鑄造，不易精密加工的缺陷，從而提供一種雙相陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料和制動(dòng)鼓及其制備方法。

本發(fā)明還提供了一種雙相陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，包括括增強(qiáng)體，所述增強(qiáng)體為SiC顆粒和TiB₂顆粒構(gòu)成的雙相陶瓷顆粒，所述SiC顆粒占雙相陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的總量的10-20wt％，所述TiB₂顆粒占雙相陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的總量的5-10wt％，所述TiB₂顆粒的粒度為50-550nm。

進(jìn)一步地，所述SiC顆粒的平均粒徑為10-20μm。

本發(fā)明提供了一種雙相陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

粉末坯的制備步驟：取氟鈦酸鉀粉末和氟硼酸鉀粉末混合，得混合粉末；取混合粉末和碳化硅粉末分別壓制成坯，制得混合粉末坯和碳化硅粉末坯；