本發(fā)明涉及復(fù)合材料材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種鋁基剎車盤復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
剎車盤在汽車的制動系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，性能優(yōu)良的剎車盤是汽車安全行駛的前提條件之一。雖然經(jīng)過多年的應(yīng)用與發(fā)展，但是從早期的石棉剎車盤到目前廣泛使用的鑄鐵剎車盤，在環(huán)保、質(zhì)量等方面都存在一些缺陷，并不能完全滿足市場需求。汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車產(chǎn)量的大幅度增加，降低能源消耗、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)對汽車用材料輕量化的要求，迫使人們不停地開展對汽車剎車盤的研究。
鋁合金汽車剎車盤具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、重量輕，可比鋼制車剎車盤重量減輕30%-40%，鋁合金汽車剎車盤有明顯的減重效果；2、減震性能好，吸收沖擊能量強(qiáng)，從而可以改善車輛的行駛性能，提高安全性；3、導(dǎo)熱性好，可以降低輪胎的工作溫度，提高輪胎的使用壽命；4、外形美觀，采用不同工藝生產(chǎn)鋁合金輪轂的結(jié)構(gòu)可以多樣化。
金屬多孔材料作為一種重要的多孔材料，是一種兼具功能和結(jié)構(gòu)雙重屬性的新型工程材料。這種輕質(zhì)材料不僅保留了良好的機(jī)械穩(wěn)定性，而且具有密度低、比表面積大、高孔隙率、電磁屏蔽、良好的滲透能力、低熱導(dǎo)率、吸能減震、消音降噪等多孔材料的特性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種鋁基剎車盤復(fù)合材料的制備方法，采用二氧化硅氣凝膠-鋁作為基體材料，可根據(jù)氣凝膠的種類、形狀、大小以及使用量來調(diào)節(jié)所述復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)所述復(fù)合材料的總體密度以及強(qiáng)度，此外還通過加入包覆材料的無機(jī)粒子的方式改進(jìn)抗拉強(qiáng)度和耐久度。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鋁基剎車盤復(fù)合材料的制備方法，該方法包括如下步驟：
（1）制備二氧化硅氣凝膠-鋁基材
將密度為0.01g/cm3的二氧化硅氣凝膠加入高速粉碎機(jī)，在3000-5000r/min的轉(zhuǎn)速下粉碎10-30min，即獲得二氧化硅氣凝膠粉末，將上述粉末依次通過100目、1000目、2500目的篩網(wǎng)，可獲得粒徑為5μm左右的氣凝膠粉末；
將上述二氧化硅氣凝膠粉末與鋁粉以一定比例混合均勻，氣凝膠粉末與鋁粉的體積比為1:1至1:25，所用鋁粉的粒徑為300目。將上述氣凝膠與鋁粉的混合物置于密閉容器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下由室溫加熱至670-780℃，升溫速率15-20℃/min，待鋁融化后，施以一定強(qiáng)度的攪拌，使體系進(jìn)一步混合均勻，保溫時(shí)間為1-3小時(shí)；
撇去上層的氧化渣等雜質(zhì)后，將鋁液與二氧化硅氣凝膠的混合物轉(zhuǎn)入模具中，冷卻成型，冷卻溫度為15-25℃/min；
待混合物冷卻至一定溫度后脫模，即得二氧化硅氣凝膠-鋁基材，所得二氧化硅氣凝膠-鋁基材的密度為1.75-2.52g/cm3；
（2）將鎂粉進(jìn)行熔煉，制備鋁合金，其中需要調(diào)節(jié)鋁合金中鎂含量在10-15%、鋅含量0.3-0.5%、錳含量在0.1-0.2%、鎳含量在0.05-0.09%，得鋁合金；
按重量份量計(jì)，將上述鋁合金30-50份與上述二氧化硅氣凝膠-鋁基材60-85份進(jìn)行熔煉，壓壓鑄成型，得到的剎車盤復(fù)合材料。
優(yōu)選的，在步驟（2）中，鋁合金和二氧化硅氣凝膠-鋁基材熔煉的溫度是690-710℃，熔煉過程中采用無接觸式電磁攪拌。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采用二氧化硅氣凝膠-鋁作為基體材料，可根據(jù)氣凝膠的種類、形狀、大小以及使用量來調(diào)節(jié)所述復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)所述復(fù)合材料的總體密度以及強(qiáng)度，此外還通過加入包覆材料的無機(jī)粒子的方式改進(jìn)抗拉強(qiáng)度和耐久度。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
將密度為0.01g/cm3的二氧化硅氣凝膠加入高速粉碎機(jī)，在3000r/min的轉(zhuǎn)速下粉碎10min，即獲得二氧化硅氣凝膠粉末，將上述粉末依次通過100目、1000目、2500目的篩網(wǎng)，可獲得粒徑為5μm左右的氣凝膠粉末。
將上述二氧化硅氣凝膠粉末與鋁粉以一定比例混合均勻，氣凝膠粉末與鋁粉的體積比為1:1，所用鋁粉的粒徑為300目。將上述氣凝膠與鋁粉的混合物置于密閉容器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下由室溫加熱至670℃，升溫速率15℃/min，待鋁融化后，施以一定強(qiáng)度的攪拌，使體系進(jìn)一步混合均勻，保溫時(shí)間為1小時(shí)。
撇去上層的氧化渣等雜質(zhì)后，將鋁液與二氧化硅氣凝膠的混合物轉(zhuǎn)入模具中，冷卻成型，冷卻溫度為15℃/min。
待混合物冷卻至一定溫度后脫模，即得二氧化硅氣凝膠-鋁基材，所得二氧化硅氣凝膠-鋁基材的密度為1.75g/cm3。
將鎂粉進(jìn)行熔煉，制備鋁合金，其中需要調(diào)節(jié)鋁合金中鎂含量在10%、鋅含量0.3%、錳含量在0.1%、鎳含量在0.05%，得鋁合金。
按重量份量計(jì)，將上述鋁合金30份與上述二氧化硅氣凝膠-鋁基材60份進(jìn)行熔煉，壓壓鑄成型，得到的剎車盤復(fù)合材料。鋁合金和二氧化硅氣凝膠-鋁基材熔煉的溫度是690℃，熔煉過程中采用無接觸式電磁攪拌。
實(shí)施例二
將密度為0.01g/cm3的二氧化硅氣凝膠加入高速粉碎機(jī)，在5000r/min的轉(zhuǎn)速下粉碎30min，即獲得二氧化硅氣凝膠粉末，將上述粉末依次通過100目、1000目、2500目的篩網(wǎng)，可獲得粒徑為5μm左右的氣凝膠粉末。
將上述二氧化硅氣凝膠粉末與鋁粉以一定比例混合均勻，氣凝膠粉末與鋁粉的體積比為1:25，所用鋁粉的粒徑為300目。將上述氣凝膠與鋁粉的混合物置于密閉容器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下由室溫加熱至780℃，升溫速率20℃/min，待鋁融化后，施以一定強(qiáng)度的攪拌，使體系進(jìn)一步混合均勻，保溫時(shí)間為3小時(shí)。
撇去上層的氧化渣等雜質(zhì)后，將鋁液與二氧化硅氣凝膠的混合物轉(zhuǎn)入模具中，冷卻成型，冷卻溫度為25℃/min。
待混合物冷卻至一定溫度后脫模，即得二氧化硅氣凝膠-鋁基材，所得二氧化硅氣凝膠-鋁基材的密度為2.52g/cm3。
將鎂粉進(jìn)行熔煉，制備鋁合金，其中需要調(diào)節(jié)鋁合金中鎂含量在15%、鋅含量0.5%、錳含量在0.2%、鎳含量在0.09%，得鋁合金。
按重量份量計(jì)，將上述鋁合金50份與上述二氧化硅氣凝膠-鋁基材85份進(jìn)行熔煉，壓壓鑄成型，得到的剎車盤復(fù)合材料。鋁合金和二氧化硅氣凝膠-鋁基材熔煉的溫度是690-710℃，熔煉過程中采用無接觸式電磁攪拌。