一种组合式复合材料制动盘及制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种组合式复合材料制动盘及制备方法和应用；属于特种制动盘开发技术领域。所述组合式复合材料制动盘包括摩擦盘(1)和连接支撑盘(2)；所述摩擦盘(1)的材质为碳陶复合材料，连接支撑盘(2)的材质为通过热压复合的梯度铝基复合材料。所述组合式复合材料制动盘包括碳陶复合材料摩擦盘(1)和梯度铝基复合材料连接支撑盘(2)；通过铆接将碳陶复合材料摩擦盘(1)和梯度铝基复合材料连接支撑盘(2)连接成一体。本发明专利技术所设计的制动盘应用于高铁时，其使用寿命明显高于现有产品。

【技术实现步骤摘要】
一种组合式复合材料制动盘及制备方法和应用
本专利技术涉及一种组合式复合材料制动盘及制备方法和应用；属于特种制动盘开发

技术介绍
高速列车制动盘是制动装置中最为关键的部件之一。随着列车的提速和制动工况下运行条件的恶劣，巨大的制动热负荷及热冲击会产生很大的温度梯度，导致制动盘内形成极大的热应力。因此，要求制动盘材料不仅具有稳定、均匀的摩擦性能和较高的耐磨性能之外，还必须有较高的热疲劳性能和导热性能，低的弹性模量和热膨胀系数，使得制动热量能迅速逸散，以减少制动盘摩擦表面急冷急热所形成的高热应力。最后，为减轻车辆簧下重量，制动盘材料需具有较低的密度。目前，我国高速列车使用的制动盘主要采用铸铁及锻钢制动盘，该类材料在常温和高温下的力学性能、抗热变形能力和热稳定性优异，耐磨性和工艺性能较好，常与粉末冶金闸片组成摩擦副使用。但是，由于制动盘各部分的耐热和耐磨性能均一致，反而使得疲劳和磨损量不一致，加快了热裂纹出现机率和扩展速度，大大降低了制动盘的使用寿命。而且，此类材料散热效果不好，高密度限制了列车速度的进一步提升，且导致列车运行能耗增加。因此，研制新型制动盘材料以改善制动盘性能、减轻列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合式复合材料制动盘，所述组合式复合材料制动盘包括摩擦盘(1)和连接支撑盘(2)；其特征在于：所述摩擦盘(1)的材质为碳陶复合材料，所述连接支撑盘(2)的材质为梯度铝基复合材料；所述梯度铝基复合材料中含有SiC，根据SiC含量，将梯度铝基复合材料分成E区域和F区域，所述E区域中任意一部位的SiC含量大于F区域中任意一部位SiC的含量；将摩擦盘(1)和连接支撑盘(2)组装后，得到组合式复合材料制动盘；沿组合式复合材料制动盘厚度的方向，所述E区域到摩擦盘(1)的最小距离小于F区域到摩擦盘(1)的最小距离。

【技术特征摘要】
1.一种组合式复合材料制动盘，所述组合式复合材料制动盘包括摩擦盘(1)和连接支撑盘(2)；其特征在于：所述摩擦盘(1)的材质为碳陶复合材料，所述连接支撑盘(2)的材质为梯度铝基复合材料；所述梯度铝基复合材料中含有SiC，根据SiC含量，将梯度铝基复合材料分成E区域和F区域，所述E区域中任意一部位的SiC含量大于F区域中任意一部位SiC的含量；将摩擦盘(1)和连接支撑盘(2)组装后，得到组合式复合材料制动盘；沿组合式复合材料制动盘厚度的方向，所述E区域到摩擦盘(1)的最小距离小于F区域到摩擦盘(1)的最小距离。2.根据权利要求1所述的一种组合式复合材料制动盘，其特征在于：所述连接支撑盘(2)由高碳化硅铝基复合材料盘(2-1)和低碳化硅铝基复合材料盘(2-2)构成；所述高碳化硅铝基复合材料盘(2-1)以质量百分比计包括下述原料：SiC颗粒20～30wt％；Al-Mg-Si-Zr-Sc雾化粉50-60wt％；余量为Al粉和不可避免杂质；所述Al-Mg-Si-Zr-Sc雾化粉以质量百分比包括下述组分：Mg1-7wt％；Si25-30wt％；Zr0.3-1.0wt％；Sc0.25～1.0wt％；余量为Al；所述低碳化硅铝基复合材料盘(2-2)以质量百分比计包括下述组分：SiC颗粒5～10wt％；Zn7.0-9.6wt％；Mg1.5-3.5wt％；Cu2.0-3.0wt％；Zr0.15-0.35wt％；Sc0.15-0.4wt％；余量为Al粉和不可避免杂质。3.根据权利要求1所述的一种组合式复合材料制动盘，其特征在于：连接支撑盘(2)与摩擦盘(1)通过铆接构成一体；铆接后；沿所述组合式复合材料制动盘厚度方向，连接支撑盘(2)上的低碳化硅铝基复合材料盘(2-2)到摩擦盘(1)的最小距离大于连接支撑盘(2)上的高碳化硅铝基复合材料盘(2-1)到摩擦盘(1)的最小距离。4.根据权利要求2所述的一种组合式复合材料制动盘，其特征在于：所述组合式复合材料制动盘包括碳陶复合材料摩擦盘(1)和梯度铝基复合材料连接支撑盘(2)；所述碳陶复合材料摩擦盘(1)包括B面和A面，所述A面为摩擦面，B面为非摩擦面；所述高碳化硅铝基复合材料盘(2-1)和低碳化硅铝基复合材料盘(2-2)通过热压构成所述连接支撑盘(2)；将摩擦盘(1)和连接支撑盘(2)组装后，沿组合式复合材料制动盘厚度的方向，所述高碳化硅铝基复合材料盘(2-1)到B面的最小距离小于其到A面的最小距离。5.根据权利要求2所述的一种组合式复合材料制动盘，其特征在于：所述碳陶复合材料摩擦盘(1)包括n个摩擦盘沉孔(3)；所述连接支撑盘(2)上设有n个位置与摩擦盘沉孔(3)相对应的沉孔(4)，以及m个中孔(5)；所述沉孔(4)中孔(5)均贯穿高碳化硅铝基复合材料盘(2-1)和低碳化硅铝基复合材料盘(2-2)；用铆钉通过摩擦盘沉孔(3)以及相对应的沉孔(4)将连接支撑盘(2)和摩擦盘(1)冷铆接成一个整体；冷铆接成一个整体后，铆接力为0.7～1MPa；冷铆接后，得到组合式复合材料制动盘，沿组合式复合材料制动盘厚度的方向高碳化硅铝基复合材料盘(2-1)到B面的最小距离为-0.05mm～0.05mm。6.一种制备如权利要求1-5任意一项所述的组合式复合材料制动盘的方法，其特征在于：将连接支撑盘(2)与摩擦盘(1)组装起来；得到所述组合式复合材料制动盘；所述摩擦盘(1)的材质为碳陶复合材料；所述连接支撑盘(2)由高碳化硅铝基复合材料盘(2-1)和低碳化硅铝基复合材料盘(2-2)通过复合而成；所述高碳化硅铝基复合材料盘(2-1)以质量百分比计包括下述原料：SiC颗粒20～30wt％；Al-Mg-Si-Zr-Sc雾化粉50-60wt％；余量为Al粉和不可避免杂质；所述Al-Mg-Si-Zr-Sc雾化粉以质量百分比包括下述组分：Mg1-7wt％；Si25-30wt％；Zr0.3-1.0wt％；Sc0.25～1.0wt％；余量为Al；所述低碳化硅铝基复合材料盘(2-2)以质量百分比计包括下述组分：SiC颗粒5～10wt％；Zn7.0-9.6wt％；Mg1.5-3.5wt％；Cu2.0-3.0wt％；Zr0.15-0.35wt％；Sc0.15-0.4wt％；余量为Al粉和不可避免杂质。7.根据权利要求6所述的一种组合式复合材料制动盘的制备方法，其特征在于：制备连接支撑盘(2)包括下述步骤：步骤Ⅰ按高碳化硅铝基复合材料盘(2-1)的设计组分制备出高碳化硅铝基复合材料；对所得高碳化硅铝基复合材料进行粗加工，得到高碳化硅铝基复合材料盘粗坯；按低碳化硅铝基复合材料盘(2-2)的设计组分制备出低碳化硅铝基复合材料；对所得低碳化硅铝基复合材料进行粗加工，得到低碳化硅铝基复合材料盘粗坯；步骤Ⅱ将高碳化硅铝基复合材料盘粗坯与低碳化硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏涛，
申请(专利权)人：湖南锴博新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43