一種剎車盤用外加碳化硅顆粒增強硅鋁合金基復合材料的制備方法技術

本發明專利技術涉及剎車盤技術領域，具體涉及一種剎車盤用外加碳化硅顆粒增強硅鋁合金基復合材料的制備方法，其技術方案是：復合材料的原料由硅鋁合金為基體，通過浸潤碳化硅顆粒增強；其中硅鋁合金的以Al-26Si鋁合金坯料、ZAlSi9Mg鋁合金坯料以及為主體，通過加入適量的Cu、Ni、Ti、Mn等元素熔煉而成；碳化硅顆粒浸潤前需要進行化學鍍銅處理。本發明專利技術制備的鋁基復合材料重量輕、比強度比剛度高、熱膨脹系數低，具有良好的導熱性和抗磨耐磨性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及剎車盤
，具體涉及。
技術介紹
剎車盤是汽車制動系統的重要組成部分，其制動性能的好壞直接關系到車輛的行駛安全。目前廣泛使用的鑄鐵剎車盤因制動摩擦發熱而使其表面溫度高達6 O (TC，其工作表面溫度很高且溫度梯度大，易形成熱點而產生熱裂，并且鑄鐵剎車盤的重量重且耐磨性較差。目前行業內嘗試用鋁合金來代替鑄鐵材料鑄造剎車盤，盡管其重量輕、導熱性能好，但其強度和硬度較低，阻礙了其在剎車盤上的應用。
技術實現思路
本專利技術提供，可以解決現有鑄鐵剎車盤重量重、導熱性差、耐磨性差、易熱裂等缺陷。本專利技術是通過以下技術方案實現的:復合材料的原料包括基體硅鋁合金以及碳化硅；其中基體硅鋁合金的制備原料包括16.5-18.1重量份的Al-26Si鋁合金坯料(Si含量為26%的硅鋁合金)、2.5-2.9重量份的ZAlSi9Mg鋁合金坯料、1.3-1.5重量份的AZ91D鎂合金坯料、0.29-0.35重量份的中間合金A1-40CU (Cu含量為40%的銅鋁合金)、2.6-2.8重量份的中間合金Al-8Ni (Ni含量為8%的鎳鋁合金)、1.0-1.1重量份的中間合金Al_5Ti(Ti含量為5%的鈦鋁合金)、1.0-1.2重量份的中間合金Al-1OMn (Mn含量為10%的鈦鋁合金)、0.35-0.42重量份的變質劑、0.15-0.2重量份的精煉劑；所述復合材料具體的制備方法如下:(1)、將Al-26Si鋁合金坯料、ZAlSi9Mg鋁合金坯料、中間合金Al_40Cu、中間合金Α1-8Ν 、中間合金Α1-5 和中間合金Al-1OMn分別預熱至420-425 V ； (2)、將變質劑、精煉劑分別預熱至180-185°C ; (3)、將AZ91D鎂合金坯料預熱至200_250°C ； (4)、將預熱好的Al-26Si鋁合金坯料和ZAlSi9Mg鋁合金坯料混合后開始升溫熔煉；(5)熔煉至810_820°C時，加入預熱好的中間合金A1-40CU、中間合金Al-8Ni和中間合金Al-1OMn ; (6)、降溫至785-790 V，加入預熱好的中間合金Α1-5 ，(7)、升溫至800 V，加入預熱好的AZ91D鎂合金坯料；(8)、降溫至765-770°C，加入40%預熱的精煉劑進行初次精煉并打渣；(9)、降溫至750-755°C，加入30%預熱的精煉劑進行再次精煉并打渣；(10)、升溫至810-815°C，力口入變質劑進行變質；(11)、升溫至860-865°C，加入剩余預熱的精煉劑進行最后精煉并打渣；(12)、降溫至700-720°C，加入6-6.5重量份的碳化硅攪拌均勻，所述的碳化硅為平均粒度為10-15 μ m、純度大于98.5%的碳化硅粉末；(13)、降溫澆筑得到復合材料，然后在在510-520°C固熔處理4-6小時，淬火，然后在170-175°C時效處理6-8小時后得到碳化硅顆粒增強硅鋁合金基復合材料。 上述步驟進一步改進為:所述的ZAlSi9Mg鋁合金坯料化學成分重量百分比為 S1:8.84%、Mg:0.33%、Fe:0.18%、Mn:0.18%、T1:0.09%、Zn:0.01%，余量為 Al ;所述的AZ91D鎂合金坯料化學成分重量百分比為Al:8.8%, Zn:0.86%, Mn:0.25%, S1:0.032%、Cu:0.012%、N1:0.007%、Fe:0.0020%，余量為Mg ;所述的變質劑為PM磷鹽變質劑；所述的精煉劑為六氯乙烷或者無機復合精煉劑，所述無機復合精煉劑由13-17重量份硝酸鈉、14-18重量份氯化鈉、24-26重量份硝酸鉀、6-7重量份Na2SiF6 ,7-12重量份Na3AlF6、4_6重量份氟化鈣、6-12重量份石墨以及2-4重量份碳酸鈉混合而成。所述的基體硅鋁合金的制備原料還包括0.09-0.1重量份的純度不低于99%的高純Mo，0.8-1.0重量份的中間合金Fe-5Nb (鈮含量為5%的鈮鐵合金)或者0.05重量份純度大于99%的高純鈮；所述的高純Mo、Fe-5Nb以及高純鈮在制備步驟(I)中預熱至420-425°C，并在步驟(5)中加入熔煉。加入少量Nb組分(鈮)，可以增強基體硅鋁合金的吸振性、熱傳導性、抗熱裂性能等，而Mo (鑰)與碳有較強的親和力，能夠提高碳化硅與基體合金的結合強度，提高復合材料的硬度。所述步驟(12)中的的碳化硅加入前，需要進行化學鍍銅預處理，處理步驟為:(I)、將碳化硅粉末放入電阻爐加熱升溫至210-220°C，保溫1-1.5小時，然后加熱升溫至420-425°C，保溫I小時，繼續升溫至900-950°C，在無氣氛保護下焙燒I小時，然后降溫至200-300°C保溫2小時，降溫至室溫；(2)、取上述碳化硅粉末10重量份，加入到質量分數為6-8%的氫氧化鈉溶液中，通過超聲波進行清洗10-15分鐘,然后進行過濾并干燥碳化娃粉末；(3)、將10體積份的質量分數為37%的鹽酸、10體積份的氫氟酸與100體積分的蒸餾水混合后，將碳化硅粉末加入其中，通過超聲波進行清洗10-15分鐘，然后進行過濾并干燥碳化娃粉末；(4)、將碳化娃粉末加入到敏化液中，超聲波分散10-15分鐘,然后磁力攪拌10分鐘，然后過濾、水洗、干燥，所述的敏化液按照氯化亞錫4-5g、質量分數37%的鹽酸10-12ml以及蒸餾水150ml的比例混合而制得；(5)、將敏化后的碳化硅加入到活化劑中磁力攪拌25-30分鐘，然后過濾、水洗、干燥，所述的活化劑按照PdCl20.025-0.03g、質量分數37%的鹽酸8-9ml以及蒸餾水180ml的比例混合而制得；(6)、按照以下配料比例配置化學鍍液:稱取8-10g五水硫酸銅加水溶解后,然后加入15-18ml質量分數37%的甲醛混合制得溶液A,同時稱取8-10g無水碳酸鈉加水溶解后,然后加入35-40g酒石酸甲鈉并溶解后制得溶液B，將A溶液緩慢加入到B溶液中，并加入蒸餾水稀釋至IOOOml即得到化學鍍液；將活化后的碳化硅加入到化學鍍液中，其中碳化硅與化學鍍液中Cu元素的質量比為3.5-3.8:1，并加入10%的氫氧化鈉溶液調節PH為12.5-13，30-40°C反應30-45分鐘后過濾干燥；(7)、將鍍銅后的碳化娃在205_210°C下通入氫氣還原1-1.5小時后備用。所述步驟(6)鍍銅反應中加入穩定劑，所述的穩定劑為a，a'聯吡啶、亞鐵氰化鉀，2，9 二甲基鄰菲羅林、硫脲、2 —巰基苯駢噻唑以及甲醇中的一種或者任意幾種的混合。所述的穩定劑為亞鐵氰化鉀和甲醇的混合，且保持二者在化學鍍液中的含量分別為 130mg/L和 80ml/L。 本專利技術制備的鋁基復合材料重量輕、比強度比剛度高、熱膨脹系數低，具有良好的導熱性和抗磨耐磨性，并且制備比較容易、成本低而且增強相在基體內彌散分布且具有各向同性，適用于各種復雜應力狀態。具體實施方式以下通過具體實施例對本專利技術進行詳細說明。實施例1，原料包括基體硅鋁合金以及碳化硅；其中基體硅鋁合金的制備原料包括16.5重量份的Al-26Si鋁合金坯料、2.5重量份的ZAlSi9Mg鋁合金坯料、1.3重量份的AZ91D鎂合金坯料、0.29重量份的中間合金Al-40Cu、2.6重量份的中間合金Al-8N1、l.0重量份的中間合金本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種剎車盤用外加碳化硅顆粒增強硅鋁合金基復合材料的制備方法，其特征在于，所述復合材料的原料包括基體硅鋁合金以及碳化硅；其中基體硅鋁合金的制備原料包括16.5?18.1重量份的Al?26Si鋁合金坯料、2.5?2.9重量份的ZAlSi9Mg鋁合金坯料、1.3?1.5重量份的AZ91D鎂合金坯料、0.29?0.35重量份的中間合金Al?40Cu、2.6?2.8重量份的中間合金Al?8Ni、1.0?1.1重量份的中間合金Al?5Ti、1.0?1.2重量份的中間合金Al?10Mn、0.35?0.42重量份的變質劑、0.15?0.2重量份的精煉劑；所述復合材料具體的制備方法如下：（1）、將Al?26Si鋁合金坯料、ZAlSi9Mg鋁合金坯料、中間合金Al?40Cu、中間合金Al?8Ni、中間合金Al?5Ti和中間合金Al?10Mn分別預熱至420?425℃；（2）、將變質劑、精煉劑分別預熱至180?185℃；（3）、將AZ91D鎂合金坯料預熱至200?250℃；（4）、將預熱好的Al?26Si鋁合金坯料和ZAlSi9Mg鋁合金坯料混合后開始升溫熔煉；（5）熔煉至810?820℃時，加入預熱好的中間合金Al?40Cu、中間合金Al?8Ni和中間合金Al?10Mn；（6）、降溫至785?790℃，加入預熱好的中間合金Al?5Ti，（7）、升溫至800℃，加入預熱好的AZ91D鎂合金坯料；（8）、降溫至765?770℃，加入40%預熱的精煉劑進行初次精煉并打渣；（9）、降溫至750?755℃，加入30%預熱的精煉劑進行再次精煉并打渣；（10）、升溫至810?815℃，加入變質劑進行變質；（11）、升溫至860?865℃，加入剩余預熱的精煉劑進行最后精煉并打渣；（12）、降溫至700?720℃，加入6?6.5重量份的碳化硅攪拌均勻，所述的碳化硅為平均粒度為10?15μm、純度大于98.5%的碳化硅粉末；（13）、降溫澆筑得到復合材料，然后在在510?520℃固熔處理4?6小時，淬火，然后在170?175℃時效處理6?8小時后得到碳化硅顆粒增強硅鋁合金基復合材料。...

【技術特征摘要】
1.一種剎車盤用外加碳化硅顆粒增強硅鋁合金基復合材料的制備方法，其特征在于，所述復合材料的原料包括基體硅鋁合金以及碳化硅；其中基體硅鋁合金的制備原料包括16.5-18.1重量份的Al-26Si鋁合金坯料、2.5-2.9重量份的ZAlSi9Mg鋁合金坯料、1.3-1.5重量份的AZ91D鎂合金坯料、0.29-0.35重量份的中間合金Al_40Cu、2.6-2.8重量份的中間合金Al-8N1、l.0-1.1重量份的中間合金Al-5T1、l.0-1.2重量份的中間合金Al-1OMn,0.35-0.42重量份的變質劑、0.15-0.2重量份的精煉劑；所述復合材料具體的制備方法如下:(1)、將Al-26Si鋁合金坯料、ZAlSi9Mg鋁合金坯料、中間合金A1-40CU、中間合金Al-8N1、中間合金Α1-5Τ 和中間合金Al-1OMn分別預熱至420-425°C ; (2)、將變質劑、精煉劑分別預熱至180-1850C ;(3)、將AZ91D鎂合金坯料預熱至200-250°C ;(4)、將預熱好的Al-26Si鋁合金坯料和ZAlSi9Mg鋁合金坯料混合后開始升溫熔煉；(5)熔煉至810-820°C時，加入預熱好的中間合金A1-40CU、中間合金Al_8Ni和中間合金Al-1OMn ；(6)、降溫至785-790°C，加入預熱好的中間合金Al-5Ti，(7)、升溫至800°C，加入預熱好的AZ91D鎂合金坯料；(8)、降溫至765-770°C，加入40%預熱的精煉劑進行初次精煉并打渣；(9)、降溫至750-755°C，加入30%預熱的精煉劑進行再次精煉并打渣；(10)、升溫至810-815°C，加入變質劑進行變質；(11)、升溫至860-865°C，加入剩余預熱的精煉劑進行最后精煉并打渣；(12)、降溫至700-720°C，加入6-6.5重量份的碳化硅攪拌均勻，所述的碳化硅為平均粒度為10-15 μ m、純度大于98.5%的碳化硅粉末；(13)、降溫澆筑得到復合材料，然后在在510-520°C固熔處理4-6小時，淬火，然后在170_175°C時效處理6_8小時后得到碳化硅顆粒增強硅鋁合金基復合材料。2.根據權利要求1所述的剎車盤用外加碳化硅顆粒增 強硅鋁合金基復合材料的制備方法，其特征在于，所述的ZAlSi9Mg鋁合金坯料化學成分重量百分比為S1:8.84%、Mg:0.33%、Fe:0.18%、Mn:0.18%、Ti:0.09%、Zn:0.01%，余量為 Al ;所述的 AZ91D 鎂合金坯料化學成分重量百分比為 Al:8.8%, Zn:0.86%, Mn:0.25%, Si:0.032%、Cu:0.012%、Ni:0.007%、Fe:0.0020%，余量為Mg ;所述的變質劑為PM磷鹽變質劑；所述的精煉劑為六氯乙烷或者無機復合精煉劑，所述無機復合精煉劑由13-17重量份硝酸鈉、14-18重量份氯化鈉、24-26重量份硝酸鉀、6_7重量份Na2SiF6 >7-12重量份Na3AlF6、4_6重量份氟化I丐、6_12重量份石墨...

【專利技術屬性】
技術研發人員：商好峰，李廣全，宋立偉，
申請(專利權)人：山東正諾機械科技有限公司，
類型：發明
國別省市：