CN100569974C - 一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车制动盘材料，更具体的是指一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘。按体积百分计，轻型汽车制动盘的组分及其含量为：名义直径40～80μm的碳化硅颗粒23～30%，铝合金70～77%。本发明轻型制动盘的密度是2.74～2.85g·cm-3，与刹车片材料在Chase摩擦试验机上按国际自动机工程师协会(Society of Automotive Engineers，SAE)J661a标准测试，它的摩擦系数为0.30～0.42，而轻型制动盘的磨损与采用灰铸铁制动盘时相当。可以满足汽车制动盘的轻型化的要求。

Description

一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘
技术领域
本发明涉及汽车制动盘材料，更具体的是指一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘。
背景技术
现在使用的汽车制动盘材料是包含3～4％片状石墨、呈珠光体的灰铸铁，它的密度是7.3g·cm-3。组成半金属盘式刹车片的材料，按照其在摩擦过程所起的作用不同通常分为四类：结构材料、粘结树脂、摩擦材料改性剂和填料，其中结构材料是钢纤维。随着石油危机的加剧和汽车燃油消耗的增加，要求减轻制动盘的质量。碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料具有较高的比热和热导率，尤其是密度较低，使它成为替代灰铸铁材料最有力的竞争者。但是，研究发现适用灰铸铁制动盘的刹车片并不适用于碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料制动盘。原因是半金属盘式刹车片中的钢纤维对碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料制动盘产生很大磨削作用。为了适应制动盘材料的改变，要求替换原来配方中的钢纤维，使用对碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料制动盘伤害小的刹车碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料一起来做摩擦磨损性能研究。
发明内容
本发明的目的是通过刹车片与碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的摩擦磨损性能研究，解决汽车制动盘的轻型化问题，提供一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘。
本发明的技术方案如下：
一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘，其特征在于，按体积百分计，它的组分及其含量为：名义直径40～80μm的碳化硅颗粒23～30％，铝合金70～77％；
所述铝合金按质量百分含量计的组分为：硅11～13％，镍0.8～1.5％，铜0.5～1.5％，镁0.8～1.3％，铁0.7％，钛0.2％，锰0.2％，锌0.2％，其余是铝。
所述一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘，按体积百分计，它的组分及其含量为：名义直径80μm的碳化硅颗粒25～28％，铝合金72～75％。
所述一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘，按体积百分计，它的组分及其含量为：80μm的碳化硅颗粒26％，铝合金74％。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的轻型制动盘的密度是2.74～2.85g·cm-3，与刹车片材料在Chase摩擦试验机上按国际自动机工程师协会(Society of AutomotiveEngineers，SAE)J661a标准测试，它的摩擦系数为0.30～0.42，而轻型制动盘的磨损与采用灰铸铁制动盘时相当。
具体实施方式
通过如下实施例对本发明作进一步的详细描述，但发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘，按体积百分计，它的组分及其含量为：名义直径40μm的碳化硅颗粒23％，铝合金77％；
所述铝合金按质量百分含量计的组分为：硅11～13％，镍0.8～1.5％，铜0.5～1.5％，镁0.8～1.3％，铁0.7％，钛0.2％，锰0.2％，锌0.2％，其余是铝。
首先，铝合金放入坩埚加热到高于它的液相线温度100℃以上，碳化硅颗粒预热到500℃。熔化的铝合金和预热的碳化硅颗粒在真空条件下通过搅拌混合，混合物倒入预先确定的铸铁模里，通过挤压铸造制成一个Chase机的新制动鼓。机械加工去除毛刺，T6热处理，鼓的摩擦面用1000目砂纸抛光，产生的粉尘用一台空气压缩机吹掉，表面用丙酮擦洗，自然干燥。制动鼓安装到Chase机上后，用一个刹车片材料的标准件以6.1m·s-1速度，446N载荷和低于93℃温度进行预摩，以达到一个稳定的摩擦系数。对应的刹车片按质量百分计，它的原料为：蓝晶石3％，硅灰石5％，腰果油摩擦粉2％，二硫化钼2％，氧化镁2％，重晶石6％，玻璃纤维36％，芳纶纤维2％，黄铜纤维5％，改性酚醛树脂10％，硅酸锆7％，六钛酸钾晶须20％。采用常规方法加工刹车片材料，按SAE J661a标准测试，它的摩擦系数为0.30～0.35。
实施例2
一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘，按体积百分计，它的组分及其含量为：名义直径60μm的碳化硅颗粒25％，铝合金75％；其它条件和制备方法同实施例1。按SAE J661a标准测试，它的摩擦系数为0.32～0.37。
实施例3
一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘，按体积百分计，它的组分及其含量为：名义直径80μm的碳化硅颗粒26％，铝合金74％；其它条件和制备方法同实施例1。按SAE J661a标准测试，它的摩擦系数为0.34～0.40。
实施例4
一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘，按体积百分计，它的组分及其含量为：名义直径80μm的碳化硅颗粒30％，铝合金70％；其它条件和制备方法同实施例1。按SAE J661a标准测试，它的摩擦系数为0.36～0.42。
上述实施例所指轻型制动盘的磨损与采用灰铸铁制动盘时均相当。

Claims (2)

1、一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘，其特征在于，按体积百分计，它的组分及其含量为：名义直径80μm的碳化硅颗粒25～28％，铝合金72～75％；
所述铝合金按质量百分含量计的组分为：硅11～13％，镍0.8～1.5％，铜0.5～1.5％，镁0.8～1.3％，铁0.7％，钛0.2％，锰0.2％，锌0.2％，其余是铝。
2、根据权利要求1所述的一种碳化硅颗粒增强铝金属基复合材料的轻型汽车制动盘，其特征在于，按体积百分计，它的组分及其含量为：名义直径80μm的碳化硅颗粒26％，铝合金74％。
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