[发明专利]一种陶瓷/金属双连续相复合材料闸片及其制备方法

权利要求书

1.一种陶瓷/金属双连续相复合材料闸片，其特征在于：按重量分数计，其成份由15％～40％的泡沫碳化硅陶瓷和10％～30％的摩擦组元和75％～30％的金属组成。

2.按照权利要求1所述的陶瓷/金属双连续相复合材料闸片，其特征在于：碳化硅泡沫陶瓷的孔径为：0.1mm～3mm，碳化硅泡沫陶瓷增强相为三维网络化的整体分布，陶瓷与金属基体之间形成相互贯通的三维网络结构，具备三维的泡沫陶瓷与三维的金属复合构成的3-3型连接特征。

3.按照权利要求1所述的陶瓷/金属双连续相复合材料闸片，其特征在于，所述摩擦组元的组成如下：Fe粉30～10％wt；SiO₂粉45～10％wt；Cr粉10～20％wt；Ni粉5～20％wt；Mo粉5～15％wt；天然石墨粉0～25％wt；粘接剂5～15％wt。

4.按照权利要求1所述的陶瓷/金属双连续相复合材料闸片，其特征在于，所述Fe粉粒度35～300目，SiO₂粉粒度35～200目，Cr粉粒度35～300目，Ni粉粒度100～300目，Mo粉粒度100～300目，天然石墨粉粒度35～300目，粘接剂为水玻璃或硅溶胶。

5.按照权利要求1所述的陶瓷/金属双连续相复合材料闸片的制备方法，其特征在于：采用高分子热解结合可控熔渗反应烧结的技术制备出具有三维网络结构的碳化硅泡沫陶瓷，选择摩擦组元填充到泡沫陶瓷网孔内，利用挤压铸造的方法将熔融的金属压注到泡沫陶瓷骨架内，实现碳化硅泡沫陶瓷、摩擦组元与铜合金的复合；然后，将陶瓷/金属双连续相复合材料出模后，机加工到需要的尺寸，即获得陶瓷/金属双连续相复合材料闸片。

6.按照权利要求5所述的陶瓷/金属双连续相复合材料闸片的制备方法，其特征在于，摩擦组元的制备与填充：

将Fe粉30～10％wt、SiO₂粉45～10％wt、Cr粉10～20％wt、Ni粉5～20％wt、Mo粉5～15％wt、天然石墨粉0～25％wt按比例称重后混合，加入5～15％wt的粘接剂；混合均匀后烘干，使用机械方式粉碎、过30～200目的筛子造粒得到摩擦组元颗粒；

所述摩擦组元利用机械震荡或吸注的方法将摩擦组元颗粒填充到泡沫陶瓷网孔内。

7.按照权利要求5所述的陶瓷/金属双连续相复合材料闸片的制备方法，其特征在于，所述挤压铸造：

(1)碳化硅泡沫陶瓷与钢背的连接

将网孔内填充摩擦组元的碳化硅泡沫陶瓷与钢背连接在一起；

(2)碳化硅泡沫陶瓷骨架钢背的预热与金属的熔化

将碳化硅泡沫陶瓷与钢背固定后，将碳化硅泡沫陶瓷骨架钢背预热到300℃～800℃，金属加热到熔点以上50℃～300℃；

(3)复合

将预热后的陶瓷骨架钢背放入模具中，倒入熔化的金属，加压：50～200MPa，保压：20秒～2分钟，得到碳化硅泡沫陶瓷/金属双连续相复合材料；

(4)出模与机加工

将陶瓷/金属双连续相复合材料出模后机加工到需要的尺寸，即获得陶瓷/金属双连续相复合材料闸片；

(5)摩擦传动或制动盘的装配

按实际要求将陶瓷/金属双连续相复合材料闸片与背板铆接或焊接在一起，即获得高速列车使用的制动闸片。

8.按照权利要求5所述的陶瓷/金属双连续相复合材料闸片的制备方法，其特征在于，所述金属为铝合金、铜合金、铁或钢。

9.按照权利要求8所述的陶瓷/金属双连续相复合材料闸片的制备方法，其特征在于，所述铜合金选用铜铁合金、黄铜或青铜中的耐磨铜合金。

10.按照权利要求8所述的陶瓷/金属双连续相复合材料闸片的制备方法，其特征在于，所述钢背选用碳素钢、不锈钢或耐热钢。