[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

说明书

本发明涉及制动鼓开发技术领域，具体提供了双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料和制动鼓及其制备方法。该种双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料包括增强体，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颗粒占铝基复合材料总量的10‑20wt％，所述TiB₂颗粒占铝基复合材料总量的5‑10wt％，所述TiB₂颗粒的粒度为50‑550nm，本发明提供的双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料中氧化碳化硅碳化硅和二硼化钛与铝合金润湿性好、结合强度高，碳化硅和二硼化钛在基体铝合金中的分布均匀，组织致密，具有高比强度、高比刚度、高硬度等优越性能，从而制得性能优良的双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料制动鼓。

技术领域

本发明涉及制动鼓开发技术领域，具体涉及一种双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料和制动鼓及其制备方法。

背景技术

鼓式制动器作为一种常用的制动器产品，可以使运动部件减速、停止或保持停止状态，能起到保护行车安全的作用，商用车制动鼓是鼓式制动器的摩擦偶件，商用车制动鼓是制动系统中用以产生阻碍车辆运动或运动趋势制动力的部件，商用车制动鼓除应具有作为构件所需要的强度和刚度外，还应有尽可能高而稳定的摩擦系数，以及适当的耐磨性、散热性和热容量等。

随着当前能源消耗及对大气造成的污染日益严峻，汽车尾气做为主要的污染源之一，提高车辆效率、减少二氧化碳排放是缓解气候变化非常重要的目标，汽车相关法规和标准对于燃油经济性的要求，也直接推动了汽车轻量化的提出及发展，相关数据显示：汽车每减重10％，可节省10％的动能，减少4-10％的尾气排放，减少6-8％的燃油消耗量，百公里加速时间减少8％，刹车距离减少5％，使用寿命增加50％。目前，常用的商用车制动鼓的材质主要是铸铁。铸铁具有优良的导热性、较高的强度、较好的耐磨性以及价格低廉等优点，但随着汽车的提速和卡车载重量的不断增加，使汽车运动动能成几何级数增长，刹车时产生的热冲击也随之大幅增长，以致制动鼓早期因高温应力变形失效频发，龟裂开裂激增乃至最后炸裂。蠕墨铸铁表现出来的优良的耐热疲劳性能，但蠕墨铸铁生产稳定性较难控制等原因，蠕墨铸铁制动鼓没有得到产品设计师们的重视。

近年来，采用颗粒增强的铝基材料实现制动鼓的轻质耐磨和耐热抗疲劳日益成为研究热点，然而传统的颗粒增强的铝基复合材料尽管可塑性较好，然而强度和硬度低下，难以重熔铸造，不易精密加工，为此，中国专利文献CN109136665A公开了一种用于制动鼓的铝合金材料，包括以下原料：稀土陶瓷复合粉体、纳米碳化硅复合粉体、铝钛硼稀土中间合金、铝镍中间合金、镁锆中间合金、铝铬中间合金、钼、锰、余量为Al和不可避免的杂质，该技术方案采用铝基材料具有轻质的优点，并且通过加入稀土材料和多种功能性中间合金和高强度金属，提高强度，然而采用稀土材料和多功能中间合金价格昂贵，有毒有害，使得生产成本提高，不利于大规模生产利用。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中采用无毒无害、价格较低的铝基复合材料强度和硬度低下，难以重熔铸造，不易精密加工的缺陷，从而提供一种双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料和制动鼓及其制备方法。

本发明还提供了一种双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料，包括括增强体，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的总量的10-20wt％，所述TiB₂颗粒占双相陶瓷颗粒增强铝基复合材料的总量的5-10wt％，所述TiB₂颗粒的粒度为50-550nm。

进一步地，所述SiC颗粒的平均粒径为10-20μm。

本发明提供了一种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：

粉末坯的制备步骤：取氟钛酸钾粉末和氟硼酸钾粉末混合，得混合粉末；取混合粉末和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；