[发明专利]双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料和制动鼓及其制备方法

权利要求书

1.一种双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，包括增强体，所述增强体为SiC颗粒和TiB₂颗粒构成的双相陶瓷颗粒，所述SiC颗粒占双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料总量的10-20wt％，所述TiB₂颗粒占双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料总量的5-10wt％，所述TiB₂颗粒的粒度为50-550nm；所述双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备方法包括如下步骤：

粉末坯制备步骤：取氟钛酸钾粉末和氟硼酸钾粉末混合，得混合粉末，取上述混合粉末与碳化硅粉末分别压制成坯，制得混合粉末坯和碳化硅粉末坯；

双相内生反应步骤：取铝或铝合金加热熔化，加入碳化硅粉末坯，分散，然后再加入混合粉末坯，发生内生反应，除渣，即得；

混合粉末的制备步骤：取氟钛酸钾粉末、氟硼酸钾粉末混合，得混合粉末，得到混合粉末；

碳化硅的预处理步骤：取碳化硅粉末经干燥，氧化处理，制得具有致密的SiO₂膜层的碳化硅粉末；

粉末压坯步骤：将混合粉末和碳化硅粉末进行压制，得到混合粉末坯和碳化硅粉末坯；

双相内生反应步骤：取铝或铝合金加热熔化，然后取碳化硅粉末坯加入到铝熔体中，分散，再加入预热的混合粉末坯，发生内生反应，除渣，最终得到双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料。

2.根据权利要求1所述的双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，所述SiC颗粒的平均粒径为10-20μm。

3.根据权利要求1或2所述的双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，在双相内生反应步骤中，加入碳化硅粉末坯之前，还包括将碳化硅粉末坯在200-350℃下预热1-3h；和/或，在加入混合粉末坯之前，还包括将混合粉末坯在200-350℃下预热1-3h。

4.根据权利要求1或2所述的双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，所述氟钛酸钾粉末和氟硼酸钾粉末的质量之和占铝基复合材料总质量的15-35wt％；和/或，所述氟钛酸钾粉末与氟硼酸钾粉末的摩尔比为1：2；和/或所述碳化硅粉末占铝基复合材料总质量的5-15wt％。

5.根据权利要求1或2所述的双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，所述氟钛酸钾粉末和氟硼酸钾粉末的粒径为30-500nm。

6.根据权利要求1或2所述的双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，在所述碳化硅粉末坯和/或混合粉末坯的加入过程中，分别将碳化硅粉末坯和/或混合粉末坯分成3-5次加入，相邻两次加料的间隔时间为5-15min。

7.根据权利要求1或2所述的双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，在所述内生反应过程中，控制反应温度为800-900℃，反应时间为60-90min。

8.一种权利要求1-7中任一所述的双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料在制动鼓和制动盘中的应用。

9.一种双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料制动鼓的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

熔化权利要求1-7中任一所述的双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料，然后加入精炼剂除气精炼，除渣，加入细化剂，得到精炼的复合材料熔体；

将精炼的复合材料熔体浇铸到预热的制动鼓金属铸模中，进行压力铸造，待冷却后，取出铸件并割去冒口，得到双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料制动鼓。

10.根据权利要求9所述的双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料制动鼓的制备方法，其特征在于，在割去冒口步骤之后还包括对制动鼓进行热处理，热处理过程为先在525-535℃下保温4-8h，水淬，然后在160-170℃下保温2-6h，空冷。