[发明专利]一种铝基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种复合材料的制备方法，更具体地说，是关于一种铝基复合材料的制备方法。

背景技术

铝基复合材料具有比强度、比模量高，耐高温、耐磨损以及热膨胀系数小、尺寸稳定等优异的物理性能和力学性能，在航空航天、军事国防领域以及汽车、电子仪表等行业中有着广泛的应用。

随着能源紧缺及车辆速度的不断提高，以减重节能为目的的车辆轻量化技术开发备受关注。与传统钢铁材料相比，铝基复合材料很适合用来制作汽车和高速列车制动系统及制动盘，以使车辆悬挂系统的重量大幅度减轻。制动器是车辆的关键部件之一，其性能的好坏直接影响整车性能的优劣，因此，制动器的设计在整车设计中显得相当重要。作为汽车安全行驶重要保证的摩擦制动器的产生与发展始终与汽车技术相生相伴，随着人们生活理念和汽车技术的不断发展，摩擦制动器从结构到组成摩擦副的材料都发生了巨大的变化。制动盘所选用的材料对制动效果影响较大，制动盘的不同材质、结构、金相组织都会对摩擦副的摩擦性能产生较大的影响。目前，绝大多数的汽车制动盘(鼓)仍采用铸铁，其主要缺陷是密度大，这不利于减轻车重；二是导热性差，其工作表面温度很高且温度梯度大，易形成热点而产生热烈。所以，世界各国都在对制动盘材料进行研发。

CN1492066A公开了一种汽车制动盘用复合材料，其特征在于，该复合材料是以在铸造凝固中原位生成的Mg₂Si增强颗粒弥散分布在含有Si、Gu的铝合金基体中而组成，其组分重量百分比含量为：Mg₂Si15-35％、Si1-15％、Gu1-5％、Al余量。该汽车制动盘用复合材料的制备方法包括以下工艺过程：

a)以工业纯镁、纯铜、重量百分比为Al-20％Si中间合金为原料，按如下重量百分比配料后熔化：Gu1-5％、Mg9-23％、余量为Al-20％中间合金，熔化温度为680-900℃；

b)熔化后加入占上述合金总重量百分比为1-5％的覆盖剂；

c)调整温度在690-720℃加入占上述合金总重量百分比为9-23％的工业纯镁至熔化并温度均匀；

d)加入占上述合金总重量百分比为1-2％的精练剂，保温5-10分钟；

e)加入占上述合金总重量百分比为0.005-3％的变质剂，保温5分钟以上；

f)按普通铸造工艺浇注成型。

采用上述方法制备得到的铝基复合材料中增强相颗粒与基体材料的界面结合性不好导致得到的复合材料在压铸成型后得到的制品的力学性能不理想，制品的抗拉强度和弹性模量较低。

发明内容

本发明的目的是克服将由现有制备方法得到的铝基复合材料压铸成型后得到制品的力学性能不理想的缺陷而提供一种使压铸成型得到的制品具有良好力学性能的铝基复合材料的制备方法。

本发明提供了一种铝基复合材料的制备方法，其中，该方法包括将熔融态的铝与B₂O₃和TiO₂混合均匀，升温使上述混合物至熔融状态反应，将得到的熔融混合物抽真空，在真空条件下，向上述熔融混合物内通入氮气反应，得到铝基复合材料前体，使所述铝基复合材料前体维持在熔融状态，并将该熔融态的铝基复合材料前体与镁、铜混合。

按照本发明提供的方法制备得到的铝基复合材料中含有的增强相能够均匀的分布在铝基材料中并与铝基材料良好的结合，因此，使采用该铝基复合材料压铸成型得到的制品的抗拉强度、屈服强度、断裂伸长率以及弹性模量等参数均较高，使采用本发明的方法得到的铝基复合材料特别适合用于制造汽车制动盘。

具体实施方式

按照本发明提供的方法，该方法包括将熔融态的铝与B₂O₃和TiO₂混合，升温使上述混合物至熔融状态反应，将得到的熔融混合物抽真空，在真空条件下，向上述熔融混合物内通入氮气反应，得到铝基复合材料前体，使所述铝基复合材料前体维持在熔融状态，并将该熔融态的铝基复合材料前体与镁、铜混合。