[发明专利]用于制备铝熔体的系统和混合装置

说明书

一种获得用以模制车辆部件(例如制动盘)的包含SiC颗粒的铝熔体的系统，该系统包括预处理槽(2)，其被配置为接收SiC颗粒并且应用于预处理程序以预处理SiC颗粒；SiC颗粒输送元件(4)，其被配置为将预处理后的SiC颗粒从预处理槽(2)输送到熔融炉装置(8)的坩埚(6)中，该熔融炉装置(8)被配置为接收并熔融固体铝(例如铝板)，并容纳铝熔体(10)，以及接收所述预处理后的SiC颗粒(12)。该系统还包括管状SiC颗粒混合装置(14)，其限定并封闭细长的混合室(16)，该混合装置(14)被配置为安装在所述坩埚(6)中，并被构造为将所述预处理后的SiC颗粒(12)经由第一入口(18)接收到所述混合室(16)中，以及所述铝熔体(10)经由至少一个第二入口(20)接收到所述混合室(16)中，并且通过围绕所述纵向轴线A旋转被安装在所述混合室(16)中的可旋转的混合元件(22)来应用混合程序，其中所述预处理后的SiC颗粒与铝熔体在所述混合室中混合在一起。该混合装置(14)设置有至少一个出口(26)，以便将混合物从所述混合室进料到所述坩埚中。

技术领域

本发明涉及一种用于制备用于铝合金车辆零件(例如制动盘)的铝熔体的系统和混合装置，该铝熔体形成了碳化硅颗粒(SiC)的基体。

背景技术

车辆的制动器是众所周知的。典型的制动器依赖于摩擦，因此在制动器设计中，散热是主要关注的问题。由于摩擦产生的热量必须被吸收和耗散，因此制动器转子通常充当散热器。当转子升温时，其吸收热量，但是如果转子的温度升高快于转子可以冷却的速度，则可能会发生转子、轮胎和其他车轮零件的严重损坏。在大多数的热应用中，使用较大的散热器来更有效地从系统中排出热量。这通常涉及增加散热器的物理尺寸，但是增加转子的尺寸通常是不切实际的，因为增加尺寸还要求增加转子的转动惯量。

因此，期望设计例如这样一种制动盘，其质量减轻，但能够更好地处理从摩擦制动输送到制动盘的热能。汽车制造商已做出了大量努力来利用铝金属基复合材料(AMC)制动盘替代常规的灰口铸铁制动盘。为了利用AMC的有利特性，例如与铸铁相比的高热导率和低密度，已进行了这样的努力。AMC制动器零件的热导率和膨胀可通过调节颗粒增强的水平和分布来调整。因此，碳化硅增强铝复合材料越来越多地被用作气缸盖、衬层、活塞、制动器转子、制动盘和卡钳的替代材料。

用于制动器的增强颗粒铝金属基体复合材料提供了用细小颗粒分散物增强的铝合金，从而提高了铝合金的耐磨性。

该复合材料被用于生产制动器零件，例如制动器转子、制动器耦合器等。该复合材料由用陶瓷颗粒增强的铝金属基体制成。该陶瓷颗粒具有约0.1至1.0微米的颗粒直径并形成大于约10％体积的增强颗粒铝金属基体复合材料。

铝金属基体可由任何期望的铝合金制成，例如AlSi₉Mg₀₆、Al-Si、Al-Cu、2xxx铝合金、6xxx铝合金、6160铝合金、6061铝合金或其组合物。任意期望的陶瓷材料均可用于增强铝金属基体，例如Al₂O₃、SiC、C、SiO₂、B、BN、B4C或AlN。

优选地，陶瓷颗粒的颗粒轮廓基本上是球形的，具有近似约0.7微米的颗粒直径，并且其可以通过任意合适的粉末冶金技术或类似的技术进行加工。

碳化硅(SiC)(也称为金刚砂)为包含硅和碳的半导体。它作为极稀少的矿物碳硅石天然存在。自1893年以来，已大批量生产了合成SiC粉末，其用作磨料。碳化硅颗粒可通过烧结结合在一起形成非常硬的陶瓷，其被广泛地用于需要高耐久性的应用中，例如汽车制动器、汽车离合器和防弹背心里的陶瓷板。

硅渗透的碳-碳复合材料被用于高性能“陶瓷”制动盘或例如制动器转子，这是因为它能够承受极端温度。硅与碳-碳复合材料中的石墨反应成为碳纤维增强碳化硅(C/SiC)。

这种制动盘的实例在US 6,821,447中示出。