[发明专利]轻量化复合制动盘及其制备方法

权利要求书

1.一种轻量化复合制动盘的制备方法，其特征在于，轻量化复合制动盘由铝合金盘帽和灰铸铁摩擦盘两部分组成，由螺栓连接成一体，具体制备工艺步骤如下：

采用真空电阻坩埚炉进行铝合金的熔炼；首先将工业纯Al放于石墨坩埚中，然后置于真空电阻炉中在真空条件下加热熔炼，熔炼温度设置为761-768℃，待工业纯Al 完全熔化后，将中间合金Al-Cu、Al-Ti、Al-Zr、Al-Y、Al-Be、Al-B和纯Cd、Sb、Sr加入到熔体中，控制处理温度为728-735℃；待合金全部熔化后，对熔体进行搅拌，搅拌2-5 min 使合金熔体成分均匀，静置保温 15-25 min，炉内铝合金熔液的化学组成及质量分数控制在2.74-2.95%Cu，0.62-0.77%Y，0.28-0.35%Cd， 0.08-0.15%Zr，0.05-0.12%Sr，0.07-0.14%Sb，0.03-0.08%B，0.35-0.42%Ti，0.12-0.16%Be，0.10%Si, 0.12%Fe，0.10%Mn，0.05%Cr，0.02%V，余量为Al和不可避免的杂质；然后将铝合金熔液直接浇入砂型铸型中，铝合金熔液完全凝固后，开箱取出铸件，经打磨清砂后，获得铝合金盘帽毛坯；

将步骤中获得的铝合金盘帽毛坯在热处理电阻炉中随炉加热至540-550℃，保温3-4小时后，淬入80-100℃水中冷却；然后继续入炉加热至150-160℃，保温6-8小时，炉冷至温度低于100℃，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得铝合金盘帽成品；

采用中频感应电炉熔炼灰铸铁摩擦盘，用废钢、增碳剂、铜板、硅铁和氮化锰铁配料，在中频感应电炉内混合加热熔化，并使炉内铁水的化学组成及质量分数控制在3.93-4.15%C，1.74-2.06%Si，0.88-1.05%Mn，1.12-1.37%Cu，0.075-0.098%N，0.08%P，0.065%S，余量为Fe和不可避免的杂质；铁水温度达到1543-1566℃时，将铁水出炉到浇包，并在铁水出炉过程中，随铁水流加入孕育剂，孕育剂加入量占进入浇包内铁水质量的0.6-0.7%，孕育剂由质量分数25-30%的硅-锆-钡孕育剂、28-31%的碳化硅孕育剂和40-45%的硅-锶-钡孕育剂组成；铁水全部进入浇包后，用喂丝机将直径φ 2.0-3.5 mm的多元合金线加入浇包内，多元合金线加入量占进入浇包内铁水质量的1.4-1.6%；多元合金线的化学组成及其质量分数为3.27-3.55%La，2.18-2.64%Ce，12.52-13.07%Ti，3.37-3.62%Sn，6.71-6.95%Sb，3.63-3.87%B，6.42-6.84%K，余量为Al和不可避免的杂质；铁水经扒渣和静置后，当温度降至1426-1451℃时，将铁水浇入消失模铸型中；在消失模铸型内，靠近内浇口位置，预先放入了型内孕育剂，型内孕育剂的加入量占进入铸型内铁水质量的0.18-0.22%；型内孕育剂的化学组成及其质量分数为72.64-73.29%Si，1.15-1.33%Ca，2.13-2.35%Ba，1.07-1.32%Al，余量为Fe和不可避免的杂质；铁水凝固后开箱取出铸件，经打磨清砂后，获得灰铸铁摩擦盘毛坯；

步骤中获得的灰铸铁摩擦盘毛坯随炉加热至350-400℃，保温2-3小时后随炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温，精加工至规定尺寸和精度，即可获得灰铸铁摩擦盘成品；最后将灰铸铁摩擦盘成品与步骤中获得的铝合金盘帽成品，通过抗拉强度超过1800 MPa的螺栓牢固结合成一体，即可获得轻量化复合制动盘。

2.按照权利要求1所述的一种轻量化复合制动盘的制备方法，其特征在于，所述硅-锶-钡孕育剂的化学组成及其质量分数为70.28-71.24%Si, 2.25-2.67%Sr, 0.29-0.47%Al,0.51-0.78%Ca, 2.69-2.90%Ba, 余量为Fe和不可避免的杂质。

3.按照权利要求1所述的一种轻量化复合制动盘的制备方法，其特征在于，所述硅-锆-钡孕育剂的化学组成及其质量分数为69.04-71.49%Si, 4.83-5.26%Zr, 0.38-0.60%Al,0.53-0.71%Ca, 2.07-2.35%Ba, 1.75-1.91%Mn, 余量为Fe和不可避免的杂质。