[发明专利]一种增强刹车盘复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料材料制造领域，具体涉及一种增强刹车盘复合材料的制备方法。

背景技术

刹车盘在汽车的制动系统中发挥着至关重要的作用，性能优良的刹车盘是汽车安全行驶的前提条件之一。虽然经过多年的应用与发展，但是从早期的石棉刹车盘到目前广泛使用的铸铁刹车盘，在环保、质量等方面都存在一些缺陷，并不能完全满足市场需求。汽车产业的迅猛发展，汽车产量的大幅度增加，降低能源消耗、加强环境保护对汽车用材料轻量化的要求，迫使人们不停地开展对汽车刹车盘的研究。

铝合金汽车刹车盘具有如下优点：1、重量轻，可比钢制车刹车盘重量减轻30%-40%，铝合金汽车刹车盘有明显的减重效果；2、减震性能好，吸收冲击能量强，从而可以改善车辆的行驶性能，提高安全性；3、导热性好，可以降低轮胎的工作温度，提高轮胎的使用寿命；4、外形美观，采用不同工艺生产铝合金轮毂的结构可以多样化。

颗粒增强铝基复合材料由于具有高比强、高比刚、高耐磨、低热膨胀及优良的减震性能尺寸稳定性等优异的综合性能，是航空航天、汽车制造等领域关键零部件轻量化、高性能化的理想材料，具有巨大的应用潜力和广阔的市场前景。

发明内容

本发明提供一种增强刹车盘复合材料的制备方法，采用二氧化硅气凝胶-铝作为基体材料，可根据气凝胶的种类、形状、大小以及使用量来调节所述复合材料的微观结构，从而调节所述复合材料的总体密度以及强度，中间合金细化剂能够解决碳源在铝中湿润差的问题，在中低温度范围形成铝钛碳中间合金细化剂同时期添加操作方便，效率较高。

为了实现上述目的，本发明提供了一种增强刹车盘复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）制备二氧化硅气凝胶-铝基材

将密度为0.01g/cm³的二氧化硅气凝胶加入高速粉碎机，在3000-5000r/min的转速下粉碎10-30min，即获得二氧化硅气凝胶粉末，将上述粉末依次通过100目、1000目、2500目的筛网，可获得粒径为5μm左右的气凝胶粉末；

将上述二氧化硅气凝胶粉末与铝粉以一定比例混合均匀，气凝胶粉末与铝粉的体积比为1:1至1:25，所用铝粉的粒径为300目。将上述气凝胶与铝粉的混合物置于密闭容器中，在氮气保护下由室温加热至670-780℃，升温速率15-20℃/min，待铝融化后，施以一定强度的搅拌，使体系进一步混合均匀，保温时间为1-3小时；

撇去上层的氧化渣等杂质后，将铝液与二氧化硅气凝胶的混合物转入模具中，冷却成型，冷却温度为15-25℃/min；

待混合物冷却至一定温度后脱模，即得二氧化硅气凝胶-铝基材，所得二氧化硅气凝胶-铝基材的密度为1.75-2.52g/cm³；

（2）提供重量百分比为20％-30％的氟钛酸钾，1％-5％的氟硼酸钾，1％-3％的碳源，以及余量的工业纯铝形成的配料；

首先将碳源用球磨机球磨成碳源细粉；

将熔炉温度加热提高到700-900℃后，氟钛酸钾、氟硼酸钾、碳源细粉，混合后加入到工业纯铝形成铝水熔炉中，搅动后，静置10-50min进行扒渣，精炼，成型，得铝合金；

按重量份量计，将上述铝合金30-50份与上述二氧化硅气凝胶-铝基材60-85份进行熔炼，压铸成型，得到的刹车盘复合材料。

优选的，在步骤（2）中，铝合金和二氧化硅气凝胶-铝基材熔炼的温度是690-710℃，熔炼过程中采用无接触式电磁搅拌。

本发明的优点在于，采用二氧化硅气凝胶-铝作为基体材料，可根据气凝胶的种类、形状、大小以及使用量来调节所述复合材料的微观结构，从而调节所述复合材料的总体密度以及强度，中间合金细化剂氟钛酸钾、氟硼酸钾能够解决碳源在铝中湿润差的问题，在中低温度范围形成铝钛碳中间合金细化剂同时期添加操作方便，效率较高。

具体实施方式

实施例一

将密度为0.01g/cm³的二氧化硅气凝胶加入高速粉碎机，在3000r/min的转速下粉碎10min，即获得二氧化硅气凝胶粉末，将上述粉末依次通过100目、1000目、2500目的筛网，可获得粒径为5μm左右的气凝胶粉末。