[发明专利]一种功能梯度铝基复合材料刹车盘制备方法

摘要

一种功能梯度铝基复合材料刹车盘及其制备方法，其材料为内含梯度增强体骨架的铝合金，盘沿为摩擦层，圆盘中心为轴孔，轴孔周围为连接圆片，连接圆片周边为铝合金散热圈，铝合金散热圈的背面有均匀分布的径向铝合金散热筋。其制作方法，（1）增强骨架浆料的制备：（2）制作增强骨架（3）增强骨架胚体烘干，（4）骨架预热然后与铝合金高温挤铸成型；（5）合模、挤铸成型；（6）刹车盘粗品经机械加工、热处理成为刹车盘成品。本发明的优点：与传统均混铝基复合材料相比，减少刹车盘内部因搅拌产生的脆相，氧化物夹渣及气泡等内部缺陷；并可以提高骨架与铝合金的配比。主要应用于普通货车、重型汽车及轨道列车。

主权项

1.一种功能梯度铝基复合材料刹车盘的制作方法，其特征在于，所述功能梯度铝基复合材料刹车盘，其材料为内含梯度增强体骨架的铝合金，盘沿为摩擦层，圆盘中心为轴孔，轴孔周围为连接圆片，连接圆片上均匀的分布有连接螺孔，连接圆片周边为铝合金散热圈，铝合金散热圈的背面有均匀分布的径向铝合金散热筋，所述刹车盘的具体制作步骤如下：（1）增强骨架浆料的制备：将增强纤维、颗粒、水溶性粘合剂按照一定比例依次加入适量的水中，混合制成水溶液，搅拌均匀沉降后在水溶液底部获得浓稠浆体，浓稠浆体的固含量为60‑80%；（2）在圆环盘形模具内部放置透水膜，便于水的渗透，将浓稠浆体倒入圆环盘形模具，模具表面开孔透水，真空脱水，透水孔分布与骨架梯度设计紧密相关，增强骨架密度大的区域即摩擦层，透水孔数量多；铝合金连接圆片和铝合金散热圈区域，透水孔数量少，骨架密度小，真空脱水过程中，通过水的流动，带动浆体内的颗粒和纤维向设计密度大的区域积聚；（3）增强骨架预处理：将真空脱水后的骨架胚体低温烘干，温度100～200°C，使含水量小于5%，然后将骨架脱模，储存在干燥箱内备用；（4）骨架预热：将骨架从干燥箱内取出，高温600‑800°C预热4‑5小时，清洁骨架表面，使水溶性粘合剂挥发、升华，颗粒与纤维在接触界面部分烧结键合，维持骨架的强度、形状， 以避免骨架在随后的高压挤铸中垮塌损毁，保证熔融铝合金与骨架的致密结合；（5）合模、挤铸成型：将熔融铝合金脱氧、除杂，将预热后的增强体骨架放入挤铸模具中，挤铸压强范围为7000 – 15000 PSI（磅/平方英寸）；注模完成后，通水冷却至完全凝固，刹车盘各区域中增强体骨架与铝合金体积比在20%～50%之间，呈梯度，冷却凝固后制成刹车盘粗品；（6）刹车盘粗品经机械加工去除多余基体，切屑回收；此后，在热处理炉中热处理后，提高其机械性能，成为刹车盘成品。