CN111101082A - 一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料及其制备方法，涉及刹车片材料领域，包括以下重量份数的组成成分：合金粉体40‑60份、钛粉1‑3份、二硼化锆2‑5份、氮化钛5‑10份、氮化铝5‑10份、碳化钨5‑10份、碳化硅5‑10份、三氧化二铝20‑30份、二硫化钼1‑5份、石墨烯10‑18份、针状硅灰石6‑12份、硼‑腰果酚改性酚醛树脂4‑8份、改性芳纶纤维3‑7份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维5‑10份、聚氧二甲苯8‑16份、聚苯乙烯5‑10份、丁腈橡胶胶粉30‑50份、三元乙丙橡胶胶粉20‑30份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶10‑15份，本发明金属陶瓷复合材料具有较好的耐磨性能，整体的性能指标处于一个较合理的变化区间，散热性好，使用寿命较长。
Description
技术领域
本发明涉及刹车片材料领域，具体涉及一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料及其制备方法。
背景技术
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等。这些新能源汽车的普遍特点是提速快、动力强、噪音小，普遍百公里加速小于10秒，随意对其遇到紧急情况时的刹车性能就提出了要求。
刹车片也叫刹车皮，在汽车的刹车系统中，刹车片是最关键的安全零件，所有刹车效果的好坏都是刹车片起决定性作用，所以说好的刹车片是人和汽车的保护神。
刹车片一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成，钢板要经过涂装来防锈，涂装过程用SMT-4炉温跟踪仪来检测涂装过程的温度分布来保证质量。其中隔热层是由不传热的材料组成，目的是隔热。摩擦块由摩擦材料、粘合剂组成，刹车时被挤压在刹车盘或刹车鼓上产生摩擦，从而达到车辆减速刹车的目的。由于摩擦作用，摩擦块会逐渐被磨损，一般来讲成本越低的刹车片磨损得越快，所以对于刹车片而言，最重要的就是摩擦块材料的选择，它基本决定了刹车片的制动性能。
传统的汽车刹车片多使用半金属摩擦材料或者石棉材料，但该类材料却通常出现噪声大、振动强、磨损率高和使用寿命短等问题。相比一般的半金属材料，陶瓷材料具有较优越的摩擦性能，具有熔点高、硬度大、磨损率底、化学性质稳定、耐腐蚀和比重小的优点，已经广泛的使用于摩擦材料上，并成为了当前研究的重点。
中国专利CN 104086841 A公开了一种用于汽车刹车片的高分子复合材料及其制备方法和一种汽车刹车片。该高分子复合材料包括如下重量份的组分：橡胶100份、石墨与焦炭的混合物30-58份、玻璃纤维15-20份、钢棉15-27份、树脂粘结剂15-20份、氧化钙1-2份、二硫化钼7-10份、金属钴5-9份、滑石粉0.2-0.5份。该发明用于汽车刹车片的高分子复合材料通过各组分共同作用，形成特定的为结构，具有良好的吸热性和散热性，在增加其摩擦系数的同时增强其摩擦系数的稳定性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料及其制备方法。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体40-60份、钛粉1-3份、二硼化锆2-5份、氮化钛5-10份、氮化铝5-10份、碳化钨5-10份、碳化硅5-10份、三氧化二铝20-30份、二硫化钼1-5份、石墨烯10-18份、针状硅灰石6-12份、硼-腰果酚改性酚醛树脂4-8份、改性芳纶纤维3-7份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维5-10份、聚氧二甲苯8-16份、聚苯乙烯5-10份、丁腈橡胶胶粉30-50份、三元乙丙橡胶胶粉20-30份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶10-15份。
进一步地，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体48份、钛粉1.2份、二硼化锆2.3份、氮化钛6份、氮化铝10份、碳化钨8份、碳化硅6份、三氧化二铝30份、二硫化钼5份、石墨烯15份、改性针状硅灰石7份、硼-腰果酚改性酚醛树脂4.6份、改性芳纶纤维5份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维10份、聚氧二甲苯12份、聚苯乙烯6份、丁腈橡胶胶粉40份、三元乙丙橡胶胶粉30份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶12份。
进一步地，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体60份、钛粉2.5份、二硼化锆5份、氮化钛5.5份、氮化铝8份、碳化钨5份、碳化硅6份、三氧化二铝30份、二硫化钼5份、石墨烯13份、改性针状硅灰石8份、硼-腰果酚改性酚醛树脂5份、改性芳纶纤维3份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维6份、聚氧二甲苯8份、聚苯乙烯6份、丁腈橡胶胶粉45份、三元乙丙橡胶胶粉20份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶14份。
进一步地，所述合金粉体包括以下重量百分数的元素组成：
Mn：0.2-0.6％、Sn：0.1-0.3％、Cu：0.1-1％、Cr：16-20％、Mo：0.6-1.5％、Ni：2-5％、Zn：1-3％、Ta：0.01-0.05％、C：6-9％、Si：4.5-6.8％、稀土0.2-0.6％、其余为Fe和其他不可避免杂质。
进一步地，所述合金粉体包括以下重量百分数的元素组成：
Mn：0.4％、Sn：0.12％、Cu：0.55％、Cr：18.2％、Mo：1.25％、Ni：4％、Zn：2.2％、Ta：0.04％、C：7.5％、Si：4.8％、稀土0.3％、其余为Fe和其他不可避免杂质。
进一步地，所述改性芳纶纤维为超支化聚硅氧烷枝接改性芳纶纤维。
进一步地，所述超支化聚硅氧烷枝接改性芳纶纤维的制备方法如下：
将芳纶纤维用丙酮加热回流处理3-5h后水洗烘干，60-80℃真空干燥后加入到硝化介质中，硝化处理6-10h，取出水洗至中性后烘干，加入到还原介质中，还原处理20-25h，取出水洗后烘干，加入到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，60-80℃反应3-5h，再将无水乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、水加入，最后用稀盐酸溶液调节体系pH为4-5，降温至40-50℃反应5h，过滤，芳纶纤维依次用无水乙醇和去离子水冲洗，最后60-80℃真空烘干即可。
进一步地，所述硝化介质为发烟硝酸、浓硫酸、冰醋酸按体积比40:1:300混合而成。
进一步地，所述还原介质包括以下重量百分数的组分：
磷酸二氢钾0.1-0.15％、磷酸氢二钾0.3-0.5％、硼氢化钠0.5-1％、余量为四氢呋喃。
上述新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料的制备方法，具体如下：
将合金粉体、钛粉、二硼化锆、氮化钛、氮化铝、碳化钨、碳化硅、三氧化二铝、二硫化钼、石墨烯、针状硅灰石、硼-腰果酚改性酚醛树脂、改性芳纶纤维、长链硅烷偶联剂改性碳纤维、聚氧二甲苯、聚苯乙烯、丁腈橡胶胶粉、三元乙丙橡胶胶粉、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶加入到三维混合机中混合均匀后，加入到模具中300-600MPa的压力下压制成型，成型后的复合材料送入烧结炉中，氮气保护下以10-15℃/min的速度升温至400-500℃，保温20-40min，再以40-50℃/min的速度升温至800-850℃，保温50-80min，炉冷至室温。
(三)有益效果
本发明提供了一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料及其制备方法，具有以下有益效果：
本发明金属陶瓷复合材料既可避免金属材料磨损大、噪音大的缺陷，又可以避免纯陶瓷材料脆性大、结合力低的问题，具有稳定的摩擦性能(摩擦系数≥0.42)、良好的机械强度和物理性能，能够承受较大的压力和剪切力，具有良好的服役性能，改性芳纶纤维、长链硅烷偶联剂改性碳纤维作为增强骨架材料加入，极大的改善了金属陶瓷复合材料的抗压、抗屈服性能，其中改性芳纶纤维的制备方法发明人参考《超支化聚硅氧烷接枝改性芳纶纤维的研究》这篇论文，并对其进行相应改性，将混合后易发生爆炸的乙酸酐去除，改性芳纶纤维、长链硅烷偶联剂改性碳纤维这两个增强骨架材料均是表面富含活性基团，相互间由极佳的协同效应，由于石墨烯以及二硫化钼的优异润滑性能，确保了本发明金属陶瓷复合材料在400℃以下的耐磨性，在摩擦磨损工况下，能够有效降低磨损率，本发明金属陶瓷复合材料具有较好的耐磨性能，整体的性能指标处于一个较合理的变化区间，散热性好，使用寿命较长。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体48份、钛粉1.2份、二硼化锆2.3份、氮化钛6份、氮化铝10份、碳化钨8份、碳化硅6份、三氧化二铝30份、二硫化钼5份、石墨烯15份、改性针状硅灰石7份、硼-腰果酚改性酚醛树脂4.6份、改性芳纶纤维5份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维10份、聚氧二甲苯12份、聚苯乙烯6份、丁腈橡胶胶粉40份、三元乙丙橡胶胶粉30份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶12份。
合金粉体包括以下重量百分数的元素组成：
Mn：0.4％、Sn：0.12％、Cu：0.55％、Cr：18.2％、Mo：1.25％、Ni：4％、Zn：2.2％、Ta：0.04％、C：7.5％、Si：4.8％、稀土0.3％、其余为Fe和其他不可避免杂质。
改性芳纶纤维为超支化聚硅氧烷枝接改性芳纶纤维，制备方法如下：
将芳纶纤维用丙酮加热回流处理3.5h后水洗烘干，80℃真空干燥后加入到硝化介质中，硝化处理8h，硝化介质为发烟硝酸、浓硫酸、冰醋酸按体积比40:1:300混合而成，取出水洗至中性后烘干，加入到还原介质中，还原处理25h，所述还原介质包括以下重量百分数的组分：磷酸二氢钾0.12％、磷酸氢二钾0.35％、硼氢化钠1％、余量为四氢呋喃，取出水洗后烘干，加入到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，80℃反应5h，再将无水乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、水加入，最后用稀盐酸溶液调节体系pH为4-5，降温至50℃反应5h，过滤，芳纶纤维依次用无水乙醇和去离子水冲洗，最后80℃真空烘干即可。
上述新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料的制备方法，具体如下：
将合金粉体、钛粉、二硼化锆、氮化钛、氮化铝、碳化钨、碳化硅、三氧化二铝、二硫化钼、石墨烯、针状硅灰石、硼-腰果酚改性酚醛树脂、改性芳纶纤维、长链硅烷偶联剂改性碳纤维、聚氧二甲苯、聚苯乙烯、丁腈橡胶胶粉、三元乙丙橡胶胶粉、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶加入到三维混合机中混合均匀后，加入到模具中500MPa的压力下压制成型，成型后的复合材料送入烧结炉中，氮气保护下以12℃/min的速度升温至400℃，保温20min，再以40℃/min的速度升温至820℃，保温60min，炉冷至室温。
实施例2：
一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体60份、钛粉2.5份、二硼化锆5份、氮化钛5.5份、氮化铝8份、碳化钨5份、碳化硅6份、三氧化二铝30份、二硫化钼5份、石墨烯13份、改性针状硅灰石8份、硼-腰果酚改性酚醛树脂5份、改性芳纶纤维3份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维6份、聚氧二甲苯8份、聚苯乙烯6份、丁腈橡胶胶粉45份、三元乙丙橡胶胶粉20份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶14份。
合金粉体包括以下重量百分数的元素组成：
Mn：0.2％、Sn：0.26％、Cu：0.4％、Cr：18％、Mo：0.8％、Ni：2.5％、Zn：3％、Ta：0.04％、C：6.5％、Si：4.8％、稀土0.5％、其余为Fe和其他不可避免杂质。
改性芳纶纤维为超支化聚硅氧烷枝接改性芳纶纤维，制备方法如下：
将芳纶纤维用丙酮加热回流处理5h后水洗烘干，80℃真空干燥后加入到硝化介质中，硝化处理8h，硝化介质为发烟硝酸、浓硫酸、冰醋酸按体积比40:1:300混合而成，取出水洗至中性后烘干，加入到还原介质中，还原处理20h，所述还原介质包括以下重量百分数的组分：磷酸二氢钾0.15％、磷酸氢二钾0.5％、硼氢化钠0.8％、余量为四氢呋喃，取出水洗后烘干，加入到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，60℃反应5h，再将无水乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、水加入，最后用稀盐酸溶液调节体系pH为4-5，降温至45℃反应5h，过滤，芳纶纤维依次用无水乙醇和去离子水冲洗，最后80℃真空烘干即可。
上述新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料的制备方法，具体如下：
将合金粉体、钛粉、二硼化锆、氮化钛、氮化铝、碳化钨、碳化硅、三氧化二铝、二硫化钼、石墨烯、针状硅灰石、硼-腰果酚改性酚醛树脂、改性芳纶纤维、长链硅烷偶联剂改性碳纤维、聚氧二甲苯、聚苯乙烯、丁腈橡胶胶粉、三元乙丙橡胶胶粉、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶加入到三维混合机中混合均匀后，加入到模具中400MPa的压力下压制成型，成型后的复合材料送入烧结炉中，氮气保护下以10℃/min的速度升温至400℃，保温30min，再以45℃/min的速度升温至800℃，保温60min，炉冷至室温。
实施例3：
一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体55份、钛粉1份、二硼化锆4份、氮化钛8份、氮化铝6.5份、碳化钨8份、碳化硅10份、三氧化二铝25份、二硫化钼4份、石墨烯15份、针状硅灰石10份、硼-腰果酚改性酚醛树脂5份、改性芳纶纤维5份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维8份、聚氧二甲苯15份、聚苯乙烯10份、丁腈橡胶胶粉30份、三元乙丙橡胶胶粉26份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶12份。
合金粉体包括以下重量百分数的元素组成：
Mn：0.5％、Sn：0.16％、Cu：0.4％、Cr：20％、Mo：1.3％、Ni：4.5％、Zn：1％、Ta：0.05％、C：6％、Si：6.8％、稀土0.44％、其余为Fe和其他不可避免杂质。
改性芳纶纤维为超支化聚硅氧烷枝接改性芳纶纤维，制备方法如下：
将芳纶纤维用丙酮加热回流处理5h后水洗烘干，60℃真空干燥后加入到硝化介质中，硝化处理8h，硝化介质为发烟硝酸、浓硫酸、冰醋酸按体积比40:1:300混合而成，取出水洗至中性后烘干，加入到还原介质中，还原处理25h，所述还原介质包括以下重量百分数的组分：磷酸二氢钾0.1％、磷酸氢二钾0.45％、硼氢化钠0.5％、余量为四氢呋喃，取出水洗后烘干，加入到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，60℃反应5h，再将无水乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、水加入，最后用稀盐酸溶液调节体系pH为4-5，降温至45℃反应5h，过滤，芳纶纤维依次用无水乙醇和去离子水冲洗，最后80℃真空烘干即可。
上述新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料的制备方法，具体如下：
将合金粉体、钛粉、二硼化锆、氮化钛、氮化铝、碳化钨、碳化硅、三氧化二铝、二硫化钼、石墨烯、针状硅灰石、硼-腰果酚改性酚醛树脂、改性芳纶纤维、长链硅烷偶联剂改性碳纤维、聚氧二甲苯、聚苯乙烯、丁腈橡胶胶粉、三元乙丙橡胶胶粉、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶加入到三维混合机中混合均匀后，加入到模具中300MPa的压力下压制成型，成型后的复合材料送入烧结炉中，氮气保护下以10℃/min的速度升温至400℃，保温30min，再以50℃/min的速度升温至800℃，保温80min，炉冷至室温。
实施例4：
一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体42份、钛粉1份、二硼化锆4份、氮化钛10份、氮化铝6份、碳化钨10份、碳化硅6份、三氧化二铝30份、二硫化钼1份、石墨烯12份、针状硅灰石12份、硼-腰果酚改性酚醛树脂5份、改性芳纶纤维6份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维8份、聚氧二甲苯12份、聚苯乙烯5份、丁腈橡胶胶粉50份、三元乙丙橡胶胶粉25份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶12份。
合金粉体包括以下重量百分数的元素组成：
Mn：0.4％、Sn：0.3％、Cu：0.8％、Cr：20％、Mo：0.8％、Ni：5％、Zn：1％、Ta：0.05％、C：9％、Si：4.5％、稀土0.4％、其余为Fe和其他不可避免杂质。
改性芳纶纤维为超支化聚硅氧烷枝接改性芳纶纤维，制备方法如下：
将芳纶纤维用丙酮加热回流处理3h后水洗烘干，80℃真空干燥后加入到硝化介质中，硝化处理8h，硝化介质为发烟硝酸、浓硫酸、冰醋酸按体积比40:1:300混合而成，取出水洗至中性后烘干，加入到还原介质中，还原处理20h，所述还原介质包括以下重量百分数的组分：磷酸二氢钾0.1％、磷酸氢二钾0.5％、硼氢化钠0.6％、余量为四氢呋喃，取出水洗后烘干，加入到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，60℃反应4h，再将无水乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、水加入，最后用稀盐酸溶液调节体系pH为4-5，降温至50℃反应5h，过滤，芳纶纤维依次用无水乙醇和去离子水冲洗，最后80℃真空烘干即可。
上述新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料的制备方法，具体如下：
将合金粉体、钛粉、二硼化锆、氮化钛、氮化铝、碳化钨、碳化硅、三氧化二铝、二硫化钼、石墨烯、针状硅灰石、硼-腰果酚改性酚醛树脂、改性芳纶纤维、长链硅烷偶联剂改性碳纤维、聚氧二甲苯、聚苯乙烯、丁腈橡胶胶粉、三元乙丙橡胶胶粉、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶加入到三维混合机中混合均匀后，加入到模具中400MPa的压力下压制成型，成型后的复合材料送入烧结炉中，氮气保护下以12℃/min的速度升温至500℃，保温25min，再以40℃/min的速度升温至800℃，保温60min，炉冷至室温。
实施例5：
一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体60份、钛粉1份、二硼化锆2份、氮化钛6份、氮化铝5份、碳化钨8份、碳化硅10份、三氧化二铝20份、二硫化钼5份、石墨烯10份、针状硅灰石11份、硼-腰果酚改性酚醛树脂5份、改性芳纶纤维3份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维5份、聚氧二甲苯8份、聚苯乙烯10份、丁腈橡胶胶粉40份、三元乙丙橡胶胶粉20份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶15份。
合金粉体包括以下重量百分数的元素组成：
Mn：0.2％、Sn：0.1％、Cu：0.68％、Cr：20％、Mo：1.5％、Ni：2.4％、Zn：3％、Ta：0.04％、C：8％、Si：6.8％、稀土0.5％、其余为Fe和其他不可避免杂质。
改性芳纶纤维为超支化聚硅氧烷枝接改性芳纶纤维，制备方法如下：
将芳纶纤维用丙酮加热回流处理4.5h后水洗烘干，80℃真空干燥后加入到硝化介质中，硝化处理8h，硝化介质为发烟硝酸、浓硫酸、冰醋酸按体积比40:1:300混合而成，取出水洗至中性后烘干，加入到还原介质中，还原处理25h，所述还原介质包括以下重量百分数的组分：磷酸二氢钾0.1％、磷酸氢二钾0.35％、硼氢化钠0.8％、余量为四氢呋喃，取出水洗后烘干，加入到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，80℃反应4h，再将无水乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、水加入，最后用稀盐酸溶液调节体系pH为4-5，降温至50℃反应5h，过滤，芳纶纤维依次用无水乙醇和去离子水冲洗，最后80℃真空烘干即可。
上述新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料的制备方法，具体如下：
将合金粉体、钛粉、二硼化锆、氮化钛、氮化铝、碳化钨、碳化硅、三氧化二铝、二硫化钼、石墨烯、针状硅灰石、硼-腰果酚改性酚醛树脂、改性芳纶纤维、长链硅烷偶联剂改性碳纤维、聚氧二甲苯、聚苯乙烯、丁腈橡胶胶粉、三元乙丙橡胶胶粉、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶加入到三维混合机中混合均匀后，加入到模具中500MPa的压力下压制成型，成型后的复合材料送入烧结炉中，氮气保护下以5℃/min的速度升温至500℃，保温30min，再以50℃/min的速度升温至800℃，保温70min，炉冷至室温。
实施例6：
一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体45份、钛粉2份、二硼化锆3.5份、氮化钛5份、氮化铝5份、碳化钨5份、碳化硅5份、三氧化二铝26份、二硫化钼2份、石墨烯15份、针状硅灰石12份、硼-腰果酚改性酚醛树脂5份、改性芳纶纤维3份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维10份、聚氧二甲苯12份、聚苯乙烯10份、丁腈橡胶胶粉30份、三元乙丙橡胶胶粉20份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶15份。
合金粉体包括以下重量百分数的元素组成：
Mn：0.6％、Sn：0.2％、Cu：0.2％、Cr：16％、Mo：1.5％、Ni：5％、Zn：3％、Ta：0.05％、C：8％、Si：6.8％、稀土0.5％、其余为Fe和其他不可避免杂质。
改性芳纶纤维为超支化聚硅氧烷枝接改性芳纶纤维，制备方法如下：
将芳纶纤维用丙酮加热回流处理3h后水洗烘干，80℃真空干燥后加入到硝化介质中，硝化处理10h，硝化介质为发烟硝酸、浓硫酸、冰醋酸按体积比40:1:300混合而成，取出水洗至中性后烘干，加入到还原介质中，还原处理25h，所述还原介质包括以下重量百分数的组分：磷酸二氢钾0.1％、磷酸氢二钾0.3％、硼氢化钠1％、余量为四氢呋喃，取出水洗后烘干，加入到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，60℃反应5h，再将无水乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、水加入，最后用稀盐酸溶液调节体系pH为4-5，降温至50℃反应5h，过滤，芳纶纤维依次用无水乙醇和去离子水冲洗，最后80℃真空烘干即可。
上述新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料的制备方法，具体如下：
将合金粉体、钛粉、二硼化锆、氮化钛、氮化铝、碳化钨、碳化硅、三氧化二铝、二硫化钼、石墨烯、针状硅灰石、硼-腰果酚改性酚醛树脂、改性芳纶纤维、长链硅烷偶联剂改性碳纤维、聚氧二甲苯、聚苯乙烯、丁腈橡胶胶粉、三元乙丙橡胶胶粉、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶加入到三维混合机中混合均匀后，加入到模具中600MPa的压力下压制成型，成型后的复合材料送入烧结炉中，氮气保护下以15℃/min的速度升温至500℃，保温40min，再以50℃/min的速度升温至800℃，保温80min，炉冷至室温。
实施例7：
一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体40份、钛粉1份、二硼化锆2份、氮化钛5份、氮化铝10份、碳化钨10份、碳化硅10份、三氧化二铝30份、二硫化钼2份、石墨烯12份、针状硅灰石10份、硼-腰果酚改性酚醛树脂6份、改性芳纶纤维5份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维10份、聚氧二甲苯12份、聚苯乙烯10份、丁腈橡胶胶粉40份、三元乙丙橡胶胶粉30份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶12份。
合金粉体包括以下重量百分数的元素组成：
Mn：0.5％、Sn：0.3％、Cu：1％、Cr：17％、Mo：0.62％、Ni：2％、Zn：1.2％、Ta：0.05％、C：6％、Si：4.5％、稀土0.5％、其余为Fe和其他不可避免杂质。
改性芳纶纤维为超支化聚硅氧烷枝接改性芳纶纤维，制备方法如下：
将芳纶纤维用丙酮加热回流处理5h后水洗烘干，80℃真空干燥后加入到硝化介质中，硝化处理10h，硝化介质为发烟硝酸、浓硫酸、冰醋酸按体积比40:1:300混合而成，取出水洗至中性后烘干，加入到还原介质中，还原处理20h，所述还原介质包括以下重量百分数的组分：磷酸二氢钾0.15％、磷酸氢二钾0.4％、硼氢化钠1％、余量为四氢呋喃，取出水洗后烘干，加入到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，80℃反应5h，再将无水乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、水加入，最后用稀盐酸溶液调节体系pH为4-5，降温至50℃反应5h，过滤，芳纶纤维依次用无水乙醇和去离子水冲洗，最后60℃真空烘干即可。
上述新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料的制备方法，具体如下：
将合金粉体、钛粉、二硼化锆、氮化钛、氮化铝、碳化钨、碳化硅、三氧化二铝、二硫化钼、石墨烯、针状硅灰石、硼-腰果酚改性酚醛树脂、改性芳纶纤维、长链硅烷偶联剂改性碳纤维、聚氧二甲苯、聚苯乙烯、丁腈橡胶胶粉、三元乙丙橡胶胶粉、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶加入到三维混合机中混合均匀后，加入到模具中600MPa的压力下压制成型，成型后的复合材料送入烧结炉中，氮气保护下以12℃/min的速度升温至450℃，保温40min，再以50℃/min的速度升温至820℃，保温80min，炉冷至室温。
实施例8：
一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体55份、钛粉2.5份、二硼化锆2份、氮化钛8份、氮化铝10份、碳化钨10份、碳化硅10份、三氧化二铝30份、二硫化钼5份、石墨烯12份、针状硅灰石10份、硼-腰果酚改性酚醛树脂8份、改性芳纶纤维6份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维10份、聚氧二甲苯12份、聚苯乙烯10份、丁腈橡胶胶粉40份、三元乙丙橡胶胶粉26份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶14份。
合金粉体包括以下重量百分数的元素组成：
Mn：0.2％、Sn：0.18％、Cu：0.4％、Cr：20％、Mo：1.5％、Ni：4％、Zn：1％、Ta：0.05％、C：8％、Si：6.8％、稀土0.2％、其余为Fe和其他不可避免杂质。
改性芳纶纤维为超支化聚硅氧烷枝接改性芳纶纤维，制备方法如下：
将芳纶纤维用丙酮加热回流处理5h后水洗烘干，80℃真空干燥后加入到硝化介质中，硝化处理8h，硝化介质为发烟硝酸、浓硫酸、冰醋酸按体积比40:1:300混合而成，取出水洗至中性后烘干，加入到还原介质中，还原处理25h，所述还原介质包括以下重量百分数的组分：磷酸二氢钾0.15％、磷酸氢二钾0.5％、硼氢化钠0.8％、余量为四氢呋喃，取出水洗后烘干，加入到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，80℃反应4h，再将无水乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、水加入，最后用稀盐酸溶液调节体系pH为4-5，降温至50℃反应5h，过滤，芳纶纤维依次用无水乙醇和去离子水冲洗，最后80℃真空烘干即可。
上述新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料的制备方法，具体如下：
将合金粉体、钛粉、二硼化锆、氮化钛、氮化铝、碳化钨、碳化硅、三氧化二铝、二硫化钼、石墨烯、针状硅灰石、硼-腰果酚改性酚醛树脂、改性芳纶纤维、长链硅烷偶联剂改性碳纤维、聚氧二甲苯、聚苯乙烯、丁腈橡胶胶粉、三元乙丙橡胶胶粉、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶加入到三维混合机中混合均匀后，加入到模具中450MPa的压力下压制成型，成型后的复合材料送入烧结炉中，氮气保护下以15℃/min的速度升温至500℃，保温30min，再以50℃/min的速度升温至850℃，保温60min，炉冷至室温。
下表1为本发明实施例1-3金属陶瓷复合材料的性能测试结果。
表1：
由上表1可知，本发明金属陶瓷复合材料具有较好的耐磨性能，整体的性能指标处于一个较合理的变化区间，散热性好，使用寿命较长。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体40-60份、钛粉1-3份、二硼化锆2-5份、氮化钛5-10份、氮化铝5-10份、碳化钨5-10份、碳化硅5-10份、三氧化二铝20-30份、二硫化钼1-5份、石墨烯10-18份、针状硅灰石6-12份、硼-腰果酚改性酚醛树脂4-8份、改性芳纶纤维3-7份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维5-10份、聚氧二甲苯8-16份、聚苯乙烯5-10份、丁腈橡胶胶粉30-50份、三元乙丙橡胶胶粉20-30份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶10-15份。
2.如权利要求1所述的新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体48份、钛粉1.2份、二硼化锆2.3份、氮化钛6份、氮化铝10份、碳化钨8份、碳化硅6份、三氧化二铝30份、二硫化钼5份、石墨烯15份、改性针状硅灰石7份、硼-腰果酚改性酚醛树脂4.6份、改性芳纶纤维5份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维10份、聚氧二甲苯12份、聚苯乙烯6份、丁腈橡胶胶粉40份、三元乙丙橡胶胶粉30份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶12份。
3.如权利要求1所述的新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组成成分：
合金粉体60份、钛粉2.5份、二硼化锆5份、氮化钛5.5份、氮化铝8份、碳化钨5份、碳化硅6份、三氧化二铝30份、二硫化钼5份、石墨烯13份、改性针状硅灰石8份、硼-腰果酚改性酚醛树脂5份、改性芳纶纤维3份、长链硅烷偶联剂改性碳纤维6份、聚氧二甲苯8份、聚苯乙烯6份、丁腈橡胶胶粉45份、三元乙丙橡胶胶粉20份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶14份。
4.如权利要求1所述的新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，其特征在于，所述合金粉体包括以下重量百分数的元素组成：
Mn：0.2-0.6％、Sn：0.1-0.3％、Cu：0.1-1％、Cr：16-20％、Mo：0.6-1.5％、Ni：2-5％、Zn：1-3％、Ta：0.01-0.05％、C：6-9％、Si：4.5-6.8％、稀土0.2-0.6％、其余为Fe和其他不可避免杂质。
5.如权利要求1所述的新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，其特征在于，所述合金粉体包括以下重量百分数的元素组成：
Mn：0.4％、Sn：0.12％、Cu：0.55％、Cr：18.2％、Mo：1.25％、Ni：4％、Zn：2.2％、Ta：0.04％、C：7.5％、Si：4.8％、稀土0.3％、其余为Fe和其他不可避免杂质。
6.如权利要求1所述的新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，其特征在于，所述改性芳纶纤维为超支化聚硅氧烷枝接改性芳纶纤维。
7.如权利要求6所述的新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，其特征在于，所述超支化聚硅氧烷枝接改性芳纶纤维的制备方法如下：
将芳纶纤维用丙酮加热回流处理3-5h后水洗烘干，60-80℃真空干燥后加入到硝化介质中，硝化处理6-10h，取出水洗至中性后烘干，加入到还原介质中，还原处理20-25h，取出水洗后烘干，加入到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，60-80℃反应3-5h，再将无水乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、水加入，最后用稀盐酸溶液调节体系pH为4-5，降温至40-50℃反应5h，过滤，芳纶纤维依次用无水乙醇和去离子水冲洗，最后60-80℃真空烘干即可。
8.如权利要求7所述的新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，其特征在于，所述硝化介质为发烟硝酸、浓硫酸、冰醋酸按体积比40:1:300混合而成。
9.如权利要求7所述的新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料，其特征在于，所述还原介质包括以下重量百分数的组分：
磷酸二氢钾0.1-0.15％、磷酸氢二钾0.3-0.5％、硼氢化钠0.5-1％、余量为四氢呋喃。
10.如权利要求1-9中任一项所述的新能源汽车刹车片用金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，具体如下：
将合金粉体、钛粉、二硼化锆、氮化钛、氮化铝、碳化钨、碳化硅、三氧化二铝、二硫化钼、石墨烯、针状硅灰石、硼-腰果酚改性酚醛树脂、改性芳纶纤维、长链硅烷偶联剂改性碳纤维、聚氧二甲苯、聚苯乙烯、丁腈橡胶胶粉、三元乙丙橡胶胶粉、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶加入到三维混合机中混合均匀后，加入到模具中300-600MPa的压力下压制成型，成型后的复合材料送入烧结炉中，氮气保护下以10-15℃/min的速度升温至400-500℃，保温20-40min，再以40-50℃/min的速度升温至800-850℃，保温50-80min，炉冷至室温。
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