刹车盘用碳化硅／铝合金复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及刹车盘技术领域，具体涉及一种刹车盘用碳化硅／铝合金复合材料的制备方法。其技术方案是：基体合金选用铸造铝合金ZAlSi8MgBe，碳化硅选用α-SiC颗粒，具体制备包括以下步骤：（1）、SiC颗粒整形，（2）、盐酸酸洗，（3）、高温氧化，（4）、硝酸盐敏化，（5）、搅拌铸造，（6）、T6热处理。本发明专利技术制备的碳化硅／铝合金复合材料重量轻、比强度比刚度高、热膨胀系数低，具有良好的导热性和抗磨耐磨性，并且制备比较容易、成本低而且增强相在基体内弥散分布且具有各向同性，适用于各种复杂应力状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及刹车盘
，具体涉及ー种刹车盘用碳化硅/铝合金复合材料的制备方法。
技术介绍
刹车盘是汽车制动系统的重要组成部分，其制动性能的好坏直接关系到车辆的行驶安全。目前广泛使用的铸铁刹车盘因制动摩擦发热而使其表面温度高达6 O (TC，其エ作表面温度很高且温度梯度大，易形成热点而产生热裂，并且铸铁刹车盘的耐磨性较差。目前行业内尝试用铝合金来代替铸铁材料鋳造刹车盘，尽管其重量轻、导热性能好，但其强度和硬度较低，阻碍了其在刹车盘上的应用。
技术实现思路
本专利技术提供ー种碳化硅/铝合金复合材料的制备方法，其作为刹车盘的材料，可以解决现有铸铁刹车盘导热性差、耐磨性差、易热裂等缺陷。本专利技术是通过以下技术方案实现的基体合金选用铸造铝合金ZAlSiSMgBe (即ZLl 16，其各元素的质量分数为Si= 6. 5-7. 5%, Mg=O. 35-0. 55%, Ti=O. 1-0. 3%, Be=O. 15 O.40,余量为Al);碳化娃选用a -SiC颗粒,具体制备步骤如下 (I)、SiC颗粒整形SiC颗粒经破碎机粉碎和涡流式气流分级机分级得到平均粒度为25-35 μ m的类圆形颗粒，去除SiC颗粒中的ー些尖角，因为SiC颗粒带有尖角吋，不利于其在铝熔体中均匀分散。制备SiC / A I复合材料时，在SiC颗粒尖角附近基体中存在严重的热残余应变集中，另ー方面颗粒形状的不规则导致颗粒内部残余应カ分布不规则，在颗粒尖角处应カ过大，残余应变不均匀性的集中作用致使材料受到外加载荷时，残余应变集中的颗粒尖角处在较低的应变水平下断裂而形成空洞，降低材料性能。因此，制备SiC / AI合金复合材料之前有必要对SiC颗粒进行整形处理，将不规则的SiC颗粒整形成类球形，既有利于SiC颗粒在A I熔体中均匀分散，又有利于提高SiC / A I合金复合材料的性能。(2)、盐酸酸洗将步骤(I)整形得到的SiC颗粒加入到质量分数10-20%的盐酸中，并在25-35°C下浸泡3-6小时，过滤并水洗SiC颗粒至PH为6_7为止，烘干后备用；在上述处理过程中SiC颗粒表面的杂质被除掉，使得其表面的粗糙度增加，颗粒表面出现凹凸不同的形貌。(3)、高温氧化将步骤(2)烘干得到的SiC颗粒在900-1000°C下氧化4-6小时，冷却后备用；此过程中SiC表面氧化反应生成少量Si02。(4)、硝酸盐敏化将步骤(3)冷却得到的SiC颗粒在质量分数10-30%的硝酸镁溶液中浸泡4-5小时，然后在1-2小时内用质量分数10-20%的氨水滴定溶液PH至为8_9为止，过滤并在380-400°C下烘干备用，此过程生成MgO并附着在SiC颗粒表面的凹处，形成活化点。(5)、搅拌铸造首先向铸造铝合金ZAlSi8MgBe中加入其重量2-2. 5%的镁粉，混合后加热至680-700°C熔化，然后将步骤(4)烘干得到的SiC颗粒预热至220_250°C，并加入到4-5倍重量上述的熔化铸造铝合金ZAlSi8MgBe中，控温690_700°C在氮气保护下搅拌1-2小时，树脂砂型浇筑得到复合材料；铸造吋，由于SiC颗粒表面存在SiO2和MgO，熔体中的Al与二者发生反应，使得熔体进入SiC颗粒表面的凹处，接触时发生界面反应，从而改善SiC与Al之间的润湿性，铝合金液顺利浸渗到SiC颗粒中，从而利于均一复合材料的形成；铸造时通入氮气可以排除炉内空气，隔绝空气与铝液的接触，大大较少高温条件下铝液的氧化；铝合金中加入的镁粉也可以提高铝合金液的渗透性。(6)、T6热处理在500-520°C固熔处理10-12小时，淬火，然后在150_160°C时效处理4-5小时后得到碳化硅/铝合金复合材料。上述步骤进一歩改进为所述的步骤(I)中SiC平均粒度为30 μ m;所述步骤(2) 中盐酸的质量分数为15%，浸泡温度为30°C，时间为4小吋；所述步骤(3)中氧化温度为950°C，时间为5小时；所述步骤(4)中硝酸镁溶液浓度为20%，时间为4. 5小吋。本专利技术制备的碳化硅/铝合金复合材料重量轻、比強度比刚度高、热膨胀系数低，具有良好的导热性和抗磨耐磨性，并且制备比较容易、成本低而且增强相在基体内弥散分布且具有各向同性，适用于各种复杂应カ状态。具体实施例方式以下通过具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例I (1)、SiC颗粒整形SiC颗粒经破碎机粉碎和涡流式气流分级机分级得到平均粒度为25 μ m的类圆形颗粒； (2)、盐酸酸洗将步骤(I)整形得到的SiC颗粒加入到质量分数10%的盐酸中，并在25°C下浸泡6小时，过滤并水洗SiC颗粒至PH为6-7为止，烘干后备用； (3)、高温氧化将步骤(2)烘干得到的SiC颗粒在900°C下氧化6小时，冷却后备用； (4)、硝酸盐敏化将步骤(3)冷却得到的SiC颗粒在质量分数10%的硝酸镁溶液中浸泡5小时，然后在2小时内用质量分数10%的氨水滴定溶液PH至为8-9为止，过滤并在380-400°C下烘干备用。(5)、搅拌铸造首先向铸造铝合金ZAlSi8MgBe中加入其重量2_2. 5%的镁粉，混合后加热至680-700°C熔化，然后将步骤(4)烘干得到的SiC颗粒预热至220_250°C，并加入到4倍重量上述的熔化铸造铝合金ZAlSi8MgBe (即SiC颗粒占ZAlSi8MgBe重量的25%)中，控温690-700°C在氮气保护下搅拌I小吋，树脂砂型浇筑得到复合材料； (6)、T6热处理在500-520°C固熔处理11小时，淬火，然后在150_160°C时效处理4小时后得到碳化硅/铝合金复合材料。实施例2 (1)、SiC颗粒整形SiC颗粒经破碎机粉碎和涡流式气流分级机分级得到平均粒度为30 μ m的类圆形颗粒； (2)、盐酸酸洗将步骤(I)整形得到的SiC颗粒加入到质量分数15%的盐酸中，并在30°C下浸泡4小时,过滤并水洗SiC颗粒至PH为6-7为止,烘干后备用； (3)、高温氧化将步骤(2)烘干得到的SiC颗粒在950°C下氧化5小时，冷却后备用；(4)、硝酸盐敏化将步骤(3)冷却得到的SiC颗粒在质量分数20%的硝酸镁溶液中浸泡5小时，然后在I小时内用质量分数20%的氨水滴定溶液PH至为8-9为止，过滤并在380-400°C下烘干备用。(5)、搅拌铸造首先向铸造铝合金ZAlSi8MgBe中加入其重量2_2. 5%的镁粉，混合后加热至680-700°C熔化， 然后将步骤(4)烘干得到的SiC颗粒预热至220_250°C，并加入到4.5倍重量上述的熔化铸造铝合金ZAlSi8MgBe (即SiC颗粒占ZAlSi8MgBe重量的22. 2%)中，控温690-700°C在氮气保护下搅拌2小时，树脂砂型浇筑得到复合材料； (6)、T6热处理在500-520°C固熔处理12小时，淬火，然后在150_160°C时效处理5小时后得到碳化硅/铝合金复合材料。实施例3 (1)、SiC颗粒整形SiC颗粒经破碎机粉碎和涡流式气流分级机分级得到平均粒度为25-35 μ m的类圆形颗粒； (2)、盐酸酸洗将步骤(I)整形得到的SiC颗粒加入到质量分数20%的盐酸中，并在25°C下浸泡3小时，过滤并水洗SiC颗粒至PH为6-7为止，烘干后备用； 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刹车盘用碳化娃/招合金复合材料的制备方法，其特征在于，基体合金选用铸造铝合金ZAlSi8MgBe，碳化硅选用a-SiC颗粒，具体制备步骤如下(I)、SiC颗粒整形SiC颗粒经破碎机粉碎和涡流式气流分级机分级得到平均粒度为25-35 的类圆形颗粒；(2)、盐酸酸洗将步骤(I)整形得到的SiC颗粒加入到质量分数10-20%的盐酸中，并在25-35°C下浸泡3-6小时，过滤并水洗SiC颗粒至PH为6_7为止，烘干后备用；(3)、高温氧化将步骤(2)烘干得到的SiC颗粒在900-1000°C下氧化4-6小时，冷却后备用；(4)、硝酸盐敏化将步骤(3)冷却得到的SiC颗粒在质量分数10-30%的硝酸镁溶液中浸泡4-5小时，然后在1-2小时内用质量分数10-20%的氨水滴定溶液PH至为8-9为止，过滤并在380-400°C下烘干备用；(5)、搅拌铸造...

【专利技术属性】
技术研发人员：商好峰，刘雨文，吴海金，
申请(专利权)人：山东正诺机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：