[发明专利]耐磨材料、局部增强轻金属基复合材料及制备方法

说明书

本发明耐磨材料的组成包括质量比为（10~60）：（1~30）：（10~70）的耐高温金属骨架材料、陶瓷纤维材料和陶瓷颗粒材料，耐高温金属骨架材料为泡沫金属或耐高温金属纤维，该耐磨材料耐磨性好、强韧性高，适用于对耐磨性、强韧性要求较高的场合，可局部复合于轻金属合金基体的表面，提高轻金属合金基体高温下的耐磨性和强韧性；本发明局部增强轻金属基复合材料，通过耐磨材料进行局部强化的轻金属合金基体，可制成重量轻、耐磨性好、导热性好的制动毂或制动盘，提高车辆安全性；本发明局部增强轻金属基复合材料的制备方法，通过挤压铸造工艺将耐磨层与轻金属合金基体冶金结合，确保复合材料的耐磨性和综合力学性能满足使用要求。

技术领域

本发明涉及耐磨材料及局部增强金属基复合材料技术领域，具体是一种耐磨材料、利用该耐磨材料进行局部增强的轻金属基复合材料及该轻金属基复合材料的制备方法。

背景技术

耐磨材料是工业生产中的一种重要的基础材料，与现代化生产和生活密切相关。日常生活中最常见的耐磨机构是汽车制动毂和制动盘。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，制动毂和制动盘是非常重要的安全件。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，可成形复杂通风孔，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材料。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种利用该耐磨材料进行局部增强的轻金属基复合材料。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种轻金属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：耐磨材料，该耐磨材料的组成包括质量比为(10～60)：(1～30)：(10～70)的耐高温金属骨架材料、陶瓷纤维材料和陶瓷颗粒材料，所述的耐高温金属骨架材料为泡沫金属或耐高温金属纤维，所述的耐高温金属纤维包括铁基合金纤维、镍基合金纤维、铜基合金纤维、不锈钢纤维、钢棉纤维、钛基合金纤维和钴基合金纤维中的一种或多种，所述的陶瓷纤维材料包括氧化铝纤维、硅酸铝纤维、二氧化硅纤维、氧化锆纤维、碳化硅纤维、石墨纤维和碳纤维中的一种或多种，所述的陶瓷颗粒材料包括粉煤灰颗粒、矿渣微粉颗粒、碳化硅颗粒、二氧化硅颗粒、氮化硼颗粒、锆英粉颗粒、棕刚玉颗粒、氧化锆颗粒、硅酸锆颗粒和氧化铬颗粒中的一种或多种。

作为优选，所述的陶瓷颗粒材料中混合有辅助增强颗粒，所述的辅助增强颗粒为石墨颗粒和/或钢渣颗粒，所述的钢渣颗粒为氧化铁颗粒、氧化锌颗粒、氧化钙颗粒、氧化镁颗粒、氧化铝颗粒和氧化钛颗粒中的一种或多种。

作为优选，所述的泡沫金属为泡沫铜、泡沫铁、泡沫镍或泡沫铁镍。

作为优选，所述的陶瓷纤维材料的直径为5～15μm、长度为0.8～2.8mm，所述的耐高温金属纤维的直径为0.01～2mm，所述的陶瓷颗粒材料的粒度为5～200μm、莫氏硬度为5～9，所述的泡沫金属的孔隙度为10～60ppi。