[发明专利]碳化硅颗粒增强铝基复合材料、其制备方法和应用

说明书

本申请涉及碳化硅颗粒增强铝基复合材料、其制备方法及应用。该复合材料以SiC颗粒、Al‑Si合金粉、Cu‑Ni粉和Al粉为原料，通过混料、模压成形、烧结、热锻得到，不仅具有较好的耐磨性，而且具有较好的高温强度，应用在制动盘上，可避免制动过程中高温导致的材料软化，并且该复合材料导热性好，可有效降低摩擦面温升。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。

背景技术

轻量化是实现汽车和其他交通车辆节能降耗最有效的手段之一。采用高性能轻金属材料代替钢铁材料应用于交通装备的发动机和制动盘等关键运动零部件，不仅可减轻整车重量，降低交通装备高速运动部件的动量，更能显著改善交通装备的动力性能，同时降低能耗。

碳化硅颗粒增强铝基复合材料密度低、比强度和比刚度高、热导率高，并具有优良的抗磨耐磨以及耐腐蚀性能，在轻量化结构件领域具有广阔的应用前景，采用碳化硅颗粒增强铝基复合材料替代传统的制动盘材料，也成为目前交通车辆轻量化的主要研究方向，然而，其在交通车辆制动盘上的应用并不乐观，这主要是由以下两个问题造成：一是传统的碳化硅颗粒增强铝基复合材料塑性和韧性较低，制动盘表面容易萌生热疲劳裂纹；二是传统的碳化硅颗粒增强铝基复合材料的耐温性能不佳，温度超过400℃时，材料的强度就下降明显。因此，寻找一种具有较好力学性能和耐温性能的新型碳化硅颗粒增强铝基复合材料成为当务之急。

发明内容

基于此，有必要提供一种高温力学性能优异的新型碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法。

一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

提供以下原料：碳化硅颗粒，Al-Si合金粉，Cu-Ni粉和铝粉，所述Al-Si合金粉中Si的质量含量为8％～20％，所述Cu-Ni粉中Ni的质量含量为0～20％；

将所述原料混合均匀后，依次进行模压成形、烧结、热锻，得到所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料。

在其中一个实施例中，以质量百分含量计，各原料组成如下：

在其中一个实施例中，所述Al-Si合金粉为Si的质量含量为12.1％的Al-Si共晶粉；以质量百分含量计，各原料组成如下：

在其中一个实施例中，所述碳化硅颗粒的粒度为20μm～50μm；所述Al-Si合金粉的粒度为-200目；所述Cu-Ni粉的平均粒度为10μm～20μm；所述铝粉的粒度为10μm～15μm。

在其中一个实施例中，所述Al-Si合金粉中还含有总质量含量不大于2％的其它合金元素，所述其它合金元素选自Mg、Mn、Ti中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述模压成形的单位压制压力为400MPa～500MPa，保压时间3s～15s。

在其中一个实施例中，所述烧结的条件为：在保护性气体氛围中，以5℃/min～15℃/min的加热速率先升温至150℃～200℃，保温45min～90min，再升温至480℃～520℃，保温45min～90min，最后以3℃/min～10℃/min的加热速率升温至550℃～570℃，保温60min～120min，随炉冷却。

在其中一个实施例中，所述热锻的温度为500℃～540℃，压力为350MPa～500MPa，保压时间为5s～15s。