[发明专利]一种用于制备铝基复合材料制动盘的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于制备铝基复合材料制动盘的制备方法，包括：铝料准备步骤S1：将铝料烘焙的步骤；铝料融化步骤S2：将烘焙后的铝料完全融化；熔体形成步骤S3：将合金化材料加入铝液中，形成熔体；机械搅拌步骤S4：将熔体进行机械搅拌的步骤；增强颗粒加入步骤S5：将增强颗粒加入熔体，进行加速机械搅拌；轧制步骤S6：将上述熔体在真空条件下轧制成板材的步骤；搅拌摩擦加工步骤S7：将铝基复合板和预先制备好的制动盘坯体进行搅拌摩擦加工以结合在一起。本发明可提高铝基复材表面陶瓷颗粒分数，增加耐磨性，且基体无陶瓷颗粒，可提升延伸率，降低失效风险，增加热扩散系数，能将摩擦层产生的热量传递出去，降低温升。

技术领域

本发明涉及制动盘领域，具体而言，涉及一种用于制备铝基复合材料制动盘的制备方法。

背景技术

随着环境压力的不断增大，节能减排、减少环境污染已成为当今的基本国策。而减轻轨道交通车辆重量，减少因频繁的启动、制动所产生的能源消耗及排放，是实现节能减排最有效的方法之一。目前减轻轨道交通车辆重量的主要途径之一是使用新型轻质材料制动盘替代传统的钢、铁材料制动盘，以减轻运行车辆簧下零部件材料的重量，保持理想的簧上簧下重量比。目前的轻质材料制动盘主要有碳/碳纤维复合材料、陶瓷复合材料和铝基复合材料制动盘。其中，对陶瓷颗粒增强铝基复合材料制动盘的研究较为广泛。

其中，现有铝基复合材料制动盘主要为陶瓷颗粒增强铝基复合材料制动盘，例如SiC颗粒增强铝基复合材料制动盘，制动盘整体为同一种材料。其主要采用真空搅拌铸造方法进行制备。利用该方法制备的铝基复合材料制动盘存在如下技术问题：

第一，真空搅拌铸造法制备铝基复合材料时，提高陶瓷颗粒的加入量虽然可以改善铝基复合材料制动盘的耐磨性，但同时会降低韧性而影响其综合力学性能，同时影响铝基复合材料的成型性能而导致浇注不足或气孔夹渣的缺陷。鉴于上述原因，目前现有技术中采用真空搅拌铸造方法制备的陶瓷颗粒增强铝基复合材料制动盘的陶瓷颗粒加入量约为20％，难以满足耐磨性的要求。

第二，由于使用价格昂贵的真空搅拌制造设备而需要较大的投资。

第三，真空搅拌铸造设备对工艺控制水平要求较高，所制备的陶瓷颗粒增强铝基复合材料制动盘容易产生气孔、夹渣及陶瓷颗粒偏析等缺陷。

现有技术中，专利CN1298457C公开了一种真空机械双搅拌铸造方法，铝料化清，降温，除渣；在真空下反向慢速内搅拌完成除气过程，将经过预处理的增强颗粒加入到除渣后的铝液表面，通过内外正方向同时搅拌，将增强颗粒卷入熔体内，停止外搅拌，在保持液面平稳的情况下，高速内搅拌使增强颗粒均匀分布在液体内，升温，然后通过内外反向双搅拌慢速旋转完成除气过程；加入变质剂和细化剂，通过内搅拌慢速旋转使其熔入熔体并均匀分布；卸真空，出炉，浇铸成铸锭。

该方法中未对增强颗粒的尺寸进行筛选，增强颗粒尺寸的随机性较大，所制备出来的铝基复合材料不适用于刹车制动盘片的加工。这是因为刹车制动盘要求整车刹车制动盘的耐磨性和制动性趋于一致，基于上述方法制备出来的铝基复合材料用于刹车制动盘，则其刹车制动盘的性能不够稳定。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于制备铝基复合材料制动盘的制备方法，以解决现有技术中的上述问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于制备铝基复合材料制动盘的制备方法，包括以下步骤：

铝料融化步骤S2：将铝料完全融化，形成铝液的步骤；

熔体形成步骤S3：将合金化材料加入铝液中，形成熔体的步骤；

机械搅拌步骤S4：将熔体进行机械搅拌的步骤；

增强颗粒加入步骤S5：将增强颗粒加入熔体，进行加速机械搅拌的步骤；

轧制步骤S6：将熔体在真空条件下轧制成铝基复合板的步骤；