[发明专利]增强粒子-铜合金界面相容处理的铝基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种用于刹车盘的增强粒子-铜合金界面相容处理的铝基复合材料的制备方法。

背景技术

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６００℃，其工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铸造刹车盘，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；目前部分中国专利公开了通过在铸造铝合金中加入增强粒子比如碳化硅来提高铝基复合材料的力学性能，但是碳化硅作为非金属化合物，熔融的基体合金对于增强粒子不湿润，以及增强相颗粒容易与基体合金之间容易发生界面反应，比如碳化硅与铝合金基体互不润湿，且碳化硅在铝合金液中不稳定，将于合金液发生化学反应，在界面生成不稳定的化合物Al₄C₃；由于界面是复合材料及其重要的组成部分，界面的结合程度（即相容性）很大程度决定了复合材料的性质。

发明内容

本发明提供一种增强粒子-铜合金界面相容处理的铝基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重量重、导热性差、耐磨性差、易热裂等缺陷，同时能够解决现有的铝基复合材料由于界面相容性较差造成性能还不甚理想的缺陷。

本发明是通过以下技术方案实现的：制备原料包括100重量份基体合金、8-10重量份增强粒子以及0.05-0.08重量份的精炼剂，所述的基体合金选用75-80重量份的铸造铝合金ZAlSi8MgBe、15-20重量份的铜合金Cu20Ni20Mn和5-8重量份的铜合金Cu20Ni35Mn，所述的增强粒子为碳化钨、四针状氧化锌晶须、碳化硅以及纳米二氧化钛的组合，四种增强粒子的重量比为（4-4.5）:（3-3.5）:（1-1.5）:（2-2.5）；所述的精炼剂为混合稀土，混合稀土由钇、锫和镧组成，三者的质量比为1:（0.20-0.22）:（0.30-0.32），具体制备步骤如下：

（1）、向铸造铝合金ZAlSi8MgBe中加入混合稀土，混合后加热至750-800℃熔化得到铝基基体合金熔液；

（2）、向铜合金Cu20Ni20Mn中加入增强粒子：四针状氧化锌晶须和碳化钨，混合加热至1050-1100℃搅拌均匀得到碳化钨-氧化锌晶须铜基基体合金湿润液；

（3）、向铜合金Cu20Ni35Mn中加入增强粒子：碳化硅和纳米二氧化钛，混合加热至980-1000℃搅拌均匀得到碳化硅-纳米二氧化钛铜基基体合金湿润液；

（4）、将步骤（2）、（3）分别制得的铜基基体合金湿润液加入到步骤（1）中的铝基基体合金熔液，控温1150-1200℃并在氮气保护下搅拌1-1.5小时；然后树脂砂型浇铸得到复合材料；

（5）、将复合材料在600-650℃固熔处理6-8小时，淬火，然后在350-400℃时效处理10-12小时得到增强型铝铜基复合材料。

上述步骤进一步优选为：所述的碳化硅的粒径为10-12μm，所述的碳化钨的颗粒尺寸为50-60μm，所述的四针状氧化锌晶须为长度为10-12μm、根部直径为1-1.5μm的四针状氧化锌晶须，所述的纳米二氧化钛粒径为40-50nm。