[发明专利]一种铝基碳陶刹车盘的制备方法和应用

说明书

本发明涉及刹车盘技术领域，公开了一种铝基碳陶刹车盘的制备方法和应用，包括如下步骤：A)采用铝合金材料铸造铝合金基体；B)利用机床对铝合金基体的连接面加工连接槽；C)利用增强相颗粒和铝合金锭获得复合材料溶液，将复合材料溶液浇注到模具中进行冷却，进而得到复合体；D)将复合体上的连接条装配至铝合金基体上的连接槽内；E)对复合体进行搅拌摩擦加工，使得复合体与铝合金基体之间形成复合连接层。因为连接条与连接槽形成相互交替的结构，能够进行定位，避免搅拌摩擦过程中复合体发生错位，还能形成较大厚度的复合连接层，以获得较高结合强度的刹车盘。制得的刹车盘可应用于地铁等轨道交通系统的制动部件上。

技术领域

本发明涉及刹车盘技术领域，特别是涉及一种铝基碳陶刹车盘的制备方法和应用。

背景技术

国家综合实力的大幅度提高必然要求城市轨道交通等运输部门进一步推进交通运输快速化、轻量化、现代化的进程。研究表明，减轻轨道交通车辆重量、减少制动所产生的能源消耗及排放，是实现节能减排最有效的方法之一。

目前为了有效减轻轨道交通车辆重量，越来越多的钢铁零部件改用轻质材料制造，例如镁、铝、工程塑料以及陶瓷等等。其中，铝合金是一种加工方便、成本低廉的轻质材料，具有重量轻、耐腐蚀、韧性好、导热率高等优点。城市内地铁交通因为站点多且密集，运行过程中需要频繁的启动、制动，但铝合金应用至地铁刹车盘上时，会存在耐磨性差、难以承受高温等缺陷。为了解决这些问题，目前的发展趋势是采用铝合金制作基体，同时为了提高耐磨性和耐高温特性，会在铝合金基体上覆盖一层复合材料作为复合体，该结构虽然能够充分结合铝合金和复合材料各自的优点，当也存在一定的问题，在刹车盘频繁制动过程中，复合体的温度会急剧升高，由于两者所用材料不同，刚度和膨胀系数的差距会出现变形不协调，影响两者的结合强度，进而容易导致复合体的脱离，影响地铁列车行驶安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种铝合金基体与复合体之间结合强度高的铝基碳陶刹车盘的制备方法，制备的刹车盘能够满足地铁等城市轨道交通作为制动部件的需求。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铝基碳陶刹车盘的制备方法，包括如下步骤：

A)采用铝合金材料铸造铝合金基体；

B)利用机床对所述铝合金基体的连接面加工连接槽，所述连接槽沿着所述铝合金基体的径向分布；

C)利用增强相颗粒和铝合金锭获得复合材料溶液，将所述复合材料溶液浇注到模具中进行冷却，进而得到复合体，其中，所述复合体的连接面具有与所述连接槽相匹配的连接条；

D)将所述复合体上的连接条装配至所述铝合金基体上的连接槽内；

E)对所述复合体进行搅拌摩擦加工，使得所述复合体与所述铝合金基体之间发生破碎重组，以形成复合连接层。

作为优选方案，步骤A)具体为：根据铝合金材料的质量配备添加剂，将所述铝合金材料融化成铝液，当所述铝液温度达到710-720℃时，利用钟罩压入所述添加剂进行精炼，在精炼15-20分钟后，将铝液浇筑至刹车盘模具中，保压、保温和充分凝固后得到铝合金基体。

作为优选方案，在步骤A)中，还包括：所述添加剂的质量为铝合金材料的质量的1.0％-1.3％，所述添加剂按质量百分比组成为：硫酸钡5％-15％、氟化钠5％-35％、氯化钠25％-35％、氯化钾20％-30％、固体发气剂15％-25％。

作为优选方案，步骤B)具体为：利用机床上的铣刀对所述铝合金基体的连接面加工，以形成横截面呈上窄下宽的连接槽，其中，所述铣刀沿着所述铝合金基体的径向进行走刀，以使所述连接槽沿着所述铝合金基体的径向分布。

作为优选方案，在步骤B)中，还包括：加工两条或者两条以上的所述连接槽，各所述连接槽呈圆周阵列分布。