[发明专利]耐磨陶瓷材料、陶瓷局部增强铝基复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷及陶瓷复合材料技术领域，具体是一种耐磨陶瓷材料以及利用该耐磨陶瓷材料进行局部增强的铝基复合材料和该铝基复合材料的制备方法。

背景技术

耐磨陶瓷材料具有优异的耐磨性，其与金属材料复合后形成的金属基复合材料可充分利用其耐磨性，起到较好的局部耐磨效果。制动毂和制动盘为汽车上关键的安全件，起摩擦制动作用，要求具有良好的耐磨性及综合力学性能。在行车过程中，制动毂或制动盘能否安全可靠地制动非常重要，若紧急情况下发生刹车失灵，将会造成安全事故，甚至造成车毁人亡大事故。因此，对制动毂和制动盘的各项要求非常严格。

历来，国内外的汽车制动毂和制动盘大多是用铸铁整体铸造而成，其耐磨性和力学性能好，铸造工艺成熟，可成形大型复杂铸件，价格较低，适合大批量生产。但是铸铁制动毂和制动盘有下列不足处；1、铸铁密度高，密度达7.3g/cm²左右，因此制动毂和制动盘的重量较重，而制动毂和制动盘的重量属于非簧载重量，相当于3~5倍的簧载重量，无疑会明显增加车辆油耗，降低车辆机动性能，此外，相关部件拆装、维修较困难；2、铸铁的导热性较差，刹车时磨擦产生的热量散发慢，易造成刹车系统因温升过高而工作失灵。3、铸铁制动毂和制动盘一般用型砂铸造，铸件尺寸精度、表面光洁度差，内部缩松气孔不易控制，且铸造生产的劳动强度高，对环境污染较大。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种耐磨陶瓷材料。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种利用耐磨陶瓷材料进行局部增强的陶瓷局部增强铝基复合材料。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种陶瓷局部增强铝基复合材料的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该耐磨陶瓷材料的组成包括体积比为（5～30）：（1～25）的陶瓷骨架材料和陶瓷颗粒材料。

作为优选，所述的陶瓷骨架材料为氧化铝短纤维和/或硅酸铝短纤维，所述的陶瓷颗粒材料为粉煤灰颗粒和/或碳化硅颗粒，所述的氧化铝短纤维的直径为5～15μm、长度为0.8～2.8mm，所述的硅酸铝短纤维的直径为5～15μm、长度为0.8～2.8mm，所述的粉煤灰颗粒的粒度为10～100μm，所述的碳化硅颗粒的粒度为10～100μm。

作为优选，所述的陶瓷骨架材料为氧化铝短纤维，所述的陶瓷颗粒材料为粉煤灰颗粒。

利用上述耐磨陶瓷材料进行局部增强得到的陶瓷局部增强铝基复合材料，包括铝合金基体及局部复合于该铝合金基体表面的耐磨层，所述的耐磨层由陶瓷骨架材料和陶瓷颗粒材料与低温粘合剂和高温粘合剂经混合、抽真空、加压、去水、压制、烘干、烧结而成，陶瓷骨架材料、陶瓷颗粒材料、低温粘合剂和高温粘合剂的体积比为（5～30）：（1～25）：（20～40）：（20～60）。

作为优选，所述的陶瓷骨架材料为氧化铝短纤维和/或硅酸铝短纤维，所述的陶瓷颗粒材料为粉煤灰颗粒和/或碳化硅颗粒，所述的氧化铝短纤维的直径为5～15μm、长度为0.8～2.8mm，所述的硅酸铝短纤维的直径为5～15μm、长度为0.8～2.8mm，所述的粉煤灰颗粒的粒度为10～100μm，所述的碳化硅颗粒的粒度为10～100μm。

作为优选，所述的陶瓷骨架材料为氧化铝短纤维，所述的陶瓷颗粒材料为粉煤灰颗粒。

作为优选，所述的低温粘合剂是浓度为3～20%的羧甲基纤维素水溶液，所述的高温粘合剂是浓度为10～60%的硅溶胶溶液。

上述陶瓷局部增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：按体积分数计，将5～30%的陶瓷骨架材料、1～25%的陶瓷颗粒材料、20～40%的低温粘合剂和20～60%的高温粘合剂均匀混合后，定量浇入预制件模具中，加压20～30MPa，去水并压制成预制件；然后将预制件先在150～200℃温度下烘干处理10～20h，再在700～1000℃温度下烧结处理2.5～4h，得到预制件成品；最后采用挤压铸造工艺将预制件成品复合于事先准备好的铝合金基体，使耐磨层与铝合金基体冶金结合，即得到陶瓷局部增强铝基复合材料。

作为优选，加压之前先将预制件模具抽真空至1×10^-2Pa，再加压、去水并压制成预制件。

作为优选，所述的铝合金基体为铝合金制品，该铝合金制品为制动毂或制动盘，所述的耐磨层局部复合于制动毂或制动盘的表面。

与现有技术相比，本发明的优点在于：