一種用于輕量化制動盤的鋁基復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于輕量化制動盤的鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：采用有機(jī)泡沫浸漿法制備Al2O3泡沫陶瓷，然后將SiC顆粒加入熔融的鋁合金攪勻得到SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)制體，再使用高溫壓鑄法使熔融的預(yù)制體滲入Al2O3泡沫陶瓷孔隙中，即可得到含SiC顆粒的Al2O3泡沫陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。制動盤面由含SiC顆粒的Al2O3泡沫陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制成，具有獨(dú)特的耐磨性、耐高溫性能，并且比重輕，比鑄鐵材料更能滿足制動盤的安全性和耐磨性要求。
【專利說明】一種用于輕量化制動盤的鋁基復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于輕量化制動盤的鋁基復(fù)合材料的制備方法，屬于汽車制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]中國的汽車消費(fèi)在全球占越來越大的比例。由于世界上比較有名的大公司競相進(jìn)入中國市場，給國產(chǎn)汽車帶來了巨大的挑戰(zhàn)，國內(nèi)汽車行業(yè)越來越重視自主研發(fā)，尤其是汽車節(jié)能減排方向。輕量化是汽車實現(xiàn)節(jié)能減排的有效方法之一，制動盤作為對行車安全起到重要作用的零部件，其輕量化也逐步受到關(guān)注。輕量化的制動盤不僅應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性，而且要有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)及耐磨性。但是目前常用的制動盤多為整塊鑄鐵材料，在實際應(yīng)用中存在以下問題，1、質(zhì)量大，增加了汽車總重量，不利于節(jié)能減排的發(fā)展；2、耐磨性差，汽車在行駛一定里程后磨損度高，無法繼續(xù)使用；3、耐高溫性能差，在剎車過程中摩擦產(chǎn)生的熱量使是制動盤的強(qiáng)度發(fā)生變化，此時遇水易產(chǎn)生熱裂，安全性能變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于輕量化制動盤的鋁基復(fù)合材料的制備方法。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種用于輕量化制動盤的鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
a.將有機(jī)泡沫先后用堿溶液和娃溶膠進(jìn)行預(yù)處理；
b.將氧化鋁粉、高嶺土、膨潤土、滑石粉按70:25:3:2的質(zhì)量比稱取并混勻，將混勻的陶瓷粉體和蒸餾水按3:2的質(zhì)量比混合，同時選用聚丙烯酸銨作為分散劑，硅溶膠和羥甲基纖維素鈉作為粘結(jié)劑，并加入其中，球磨2h，得到固相率為60%的漿料；
c.將預(yù)處理后的有機(jī)泡沫進(jìn)行浸漿處理30分鐘，并擠出多余的漿料后干燥，得到預(yù)制
體；
d.將干燥的預(yù)制體以0.50C /min升溫到700°C，保溫2h，再以3°C /min升溫到1600°C，保溫2h，隨爐冷卻后得到Al2O3泡沫陶瓷；
e.將SiC顆粒經(jīng)高溫預(yù)處理后再經(jīng)HF浸泡，清洗后烘干備用；
f.將鋁合金加熱到半固體溫度580°C并攪拌，半固態(tài)攪拌混合結(jié)束后，逐漸降低攪拌速度并升溫至750°C待用；然后將SiC粉末壓入熔體中以825r/min攪拌90分鐘，然后澆注成型得到SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料；
g.清洗SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，烘干后，在已裝有Al2O3泡沫陶瓷的潔凈模具中，將SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料放于Al2O3泡沫陶瓷之上，升溫至950°C并在氮?dú)鈿夥障卤?小時，機(jī)械加壓使熔融的SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料滲入Al2O3泡沫陶瓷孔隙中，隨爐冷卻至室溫，取出，即得到含SiC顆粒的Al2O3泡沫陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的實質(zhì)性特點和顯著的優(yōu)點:由于本發(fā)明制動盤面采用所述的含SiC顆粒的Al2O3泡沫陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制作，這種材料不僅具有良好的加工性能，而且具有獨(dú)特的耐磨損、耐高溫、導(dǎo)熱系數(shù)高，比重輕。含SiC顆粒的Al2O3泡沫陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料更能滿足剎車盤的安全性和耐磨性指標(biāo)，高溫摩擦磨損性能好，在300°C條件的摩擦系數(shù)比室溫時更高，則汽車在長距離下坡制動過程中制動效果會越來越好，安全系數(shù)提高。比重輕，比鑄鐵材料要輕50%，使用該材料可以減輕整車的總重量，大大加速汽車輕量化的進(jìn)程，起到節(jié)能減排的效果。
【具體實施方式】
[0006]下面對本發(fā)明的具體實施例做進(jìn)一步的說明。
[0007]本發(fā)明用于輕量化制動盤的鋁基復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟:
a.將相應(yīng)尺寸的回彈性好的聚氨酯泡沫在2mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡6小時。堿處理過的聚氨酯泡沫干燥后在硅溶膠中浸泡2小時后取出干燥。
[0008]b.將氧化鋁粉、高嶺土、膨潤土、滑石粉按70:25:3:2的質(zhì)量比稱取并混勻，將混勻的陶瓷粉體和蒸餾水按3:2的質(zhì)量比混合，同時選用聚丙烯酸銨作為分散劑，硅溶膠和羥甲基纖維素鈉作為粘結(jié)劑，并加入其中，球磨2h，得到固相率為60%的漿料；
c.處理好的聚氨酯泡沫浸入混勻的漿料中30分鐘，并擠出多余的漿料后干燥，得到預(yù)制體；
d.干燥的預(yù)制體以0.50C /min升溫到700°C，保溫2h，再以3°C /min升溫到1600°C，保溫2h ;隨爐冷卻 后得到Al2O3泡沫陶瓷；
e.將10μ m的SiC顆粒置于坩堝中，放入電阻爐內(nèi)，在600°C條件下保溫3h，以除去SiC表面的結(jié)晶水和吸附物。然后將SiC顆粒經(jīng)10%的HF浸泡3h后，用蒸餾水反復(fù)清洗后，在150 °C烘干。
[0009]f.將鋁合金加熱到半固體溫度580°C并攪拌，半固態(tài)攪拌混合結(jié)束后，逐漸降低攪拌速度并升溫至750°C待用。然后將SiC粉末壓入熔體中以825r/min攪拌90分鐘，然后澆注成型得到SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
[0010]g.清洗SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，烘干后，在已裝有Al2O3泡沫陶瓷的潔凈模具中，將SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料放于Al2O3泡沫陶瓷之上，升溫至950°C并在氮?dú)鈿夥障卤?小時，機(jī)械加壓使熔融的SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料滲入Al2O3泡沫陶瓷孔隙中，隨爐冷卻至室溫，取出，即得到含SiC顆粒的Al2O3泡沫陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
【權(quán)利要求】
1.一種用于輕量化制動盤的鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: a.將有機(jī)泡沫先后用堿溶液和娃溶膠進(jìn)行預(yù)處理； b.將氧化鋁粉、高嶺土、膨潤土、滑石粉按70:25:3:2的質(zhì)量比稱取并混勻，將混勻的陶瓷粉體和蒸餾水按3:2的質(zhì)量比混合，同時選用聚丙烯酸銨作為分散劑，硅溶膠和羥甲基纖維素鈉作為粘結(jié)劑，并加入其中，球磨2h，得到固相率為60%的漿料； c.將預(yù)處理后的有機(jī)泡沫進(jìn)行浸漿處理30分鐘，并擠出多余的漿料后干燥，得到預(yù)制體； d.將干燥的預(yù)制體以0.50C /min升溫到700°C，保溫2h，再以3°C /min升溫到1600°C，保溫2h，隨爐冷卻后得到Al2O3泡沫陶瓷； e.將SiC顆粒經(jīng)高溫預(yù)處理后再經(jīng)HF浸泡，清洗后烘干備用； f.將鋁合金加熱到半固體溫度580°C并攪拌，半固態(tài)攪拌混合結(jié)束后，逐漸降低攪拌速度并升溫至750°C待用；然后將SiC粉末壓入熔體中以825r/min攪拌90分鐘，然后澆注成型得到SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料； g.清洗SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，烘干后，在已裝有Al2O3泡沫陶瓷的潔凈模具中，將SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料放于Al2O3泡沫陶瓷之上，升溫至950°C并在氮?dú)鈿夥障卤?小時，機(jī)械加壓使熔融的SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料滲入Al2O3泡沫陶瓷孔隙中，隨爐冷卻至室溫，取出，即得到含SiC顆粒的Al2O3泡沫陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
【文檔編號】B22D23/04GK103952582SQ201410173461
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】韋習(xí)成, 顧海麟, 楊佼源, 黃健, 馮奇, 歐陽求保, 王武榮, 金立平, 陳財根 申請人:上海大學(xué)