CN111442039B - 一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘及其制备方法 - Google Patents

一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘及其制备方法。汽车制动盘的盘体由铝基结构材料构成，摩擦面由耐磨铝基复合材料构成，其制备方法是利用耐磨铝基复合材料混合粉体及铝基结构材料混合粉体等原料，采用粉末冶金原理、通过区域强化及一体“近净成形”技术制成，制得的铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘具有无损伤、无缺陷、致密性好、强度高等一系列优点，能够很好地满足汽车制动盘的制动和耐磨要求，同时比传统铸铁制动盘减重55％以上，极大地节省了能源消耗，符合国家节能减排的要求；且其制备方法简便、成本低，成品率高，可用于制备各尺寸及结构的汽车制动盘，满足工业化大批量连续生产要求。

Description

一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种汽车制动盘，特别涉及一种轻质耐磨的铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘及其制备方法，该方法利用铝基复合材料，通过冷压成形、烧结和热压整形相结合的工艺制备该汽车制动盘，属于轻量化汽车制动盘及其制备技术领域。
背景技术
轻量化是实现汽车和其它交通车辆节能降耗最有效的手段之一。采用高性能轻金属材料代替钢铁材料应用于交通装备的发动机和制动盘等关键运动零部件，不仅可减轻整车重量，降低交通装备高速运动部件的动量，更能显著改善交通装备的动力性能，同时降低能耗。中国是全球最大汽车产销市场，汽车产量增长率一直保持在较高的水平。2015年我国石油对外依存度已经超过60％，车用燃油消耗约占汽、柴油总消耗的59％；按照目前我国汽车的保有量、年产量和增长速度，预计2025年石油依存度将达到70％左右。国务院2012年颁布了《节能与新能源汽车产业发展规划(2010-2020)》，要求到2020年乘用车平均油耗降低至5.0 L/(100km)，节能乘用车油耗降至4.5L/(100km)以下。汽车轻量化是实现上述目标的重要手段，同时也是汽车行业的发展趋势。国外研究数据显示，汽车自重约消耗70％的燃油，汽车整车质量每减少100kg，百公里油耗可降低0.3-0.6L。而对汽车制动盘这一重要运动部件进行减重，其节能降耗的效果更优于减轻车身等其他固定部件的重量。而且可提高发动机功率及整体灵活性，在一定程度上改善汽车的安全性能。因此，制备轻量化汽车制动盘已成为迫切需要解决的问题。
汽车制动盘需求量巨大。2017年全球汽车产量达9730.3万辆，中国汽车产量为2901.5万辆。按此数据计算，平均每辆车四个制动盘，每年全球新增汽车制动盘近4亿件，国内新增制动盘超过1亿件。轻量化汽车制动盘的节能潜力巨大。
以此作为汽车制动盘的材料，可大大降低汽车制动盘重量，达到节能减排的效果。但单纯的颗粒增强铝基复合材料较软，难以满足汽车多变工况下的刹车磨损要求，因此在其中添加其他合金元素及微量元素以及提高增强体陶瓷颗粒含量有望改善这一情况。但目前制备制动盘常用的铸造法难以突破陶瓷颗粒含量20％的上限，且难以避免铸造过程中的气孔问题。传统粉末冶金法虽可提高陶瓷颗粒含量，却无法制备制动盘这样尺寸较大、结构复杂的产品，极易产生开裂。因此利用粉末冶金的原理，通过工艺和参数的创新和改进，有望制备得到符合要求的陶瓷颗粒增强铝基复合材料汽车制动盘。
发明内容
针对汽车轻量化的趋势和现有制动盘制备技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种轻质、耐磨的铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘，解决了传统铸铁制动盘能耗大、不利于环保的问题，及纯铝基粉末冶金复合材料制动盘不耐磨，达不到制动要求的难题。
本发明的另一个目的是在于提供一种利用粉末冶金原理、通过区域强化及一体“近净成形”技术制备上述汽车制动盘的方法，该方法制备的汽车制动盘具有轻量化以及优异的耐磨性能和制动性能，可广泛用于各种乘用车及交通运输车辆，并解决了制动盘中陶瓷颗粒含量难以突破上限，及制备过程中易产生气孔、开裂的难题。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘，该汽车制动盘的盘体由铝基结构材料构成，摩擦面由耐磨铝基复合材料构成；所述铝基结构材料由主要合金元素、微量元素和铝粉三者组成；所述耐磨铝基复合材料由主要合金元素、微量元素、铝粉和陶瓷颗粒四者组成；所述铝基结构材料中，主要合金元素为Fe、Cr、Cu、Si中至少一种，微量元素为Sr、 Ce、Sn、Mg中的至少一种；所述耐磨铝基复合材料中，主要合金元素为Fe、 Cr、Cu、Si中至少一种，微量元素为Sr、Ce、Sn、Mg中至少一种。
本发明设计的汽车制动盘的摩擦面和盘体部分选用不同材质可更大程度上降低制动盘的重量，在满足摩擦性能的同时最大程度上降低能耗。
优选的方案，所述耐磨铝基复合材料的质量百分比组成：主要合金元素3.5～12％(每种主要合金元素质量分数在0.2～10％范围内可调)；微量元素不大于 2.5％(每种微量元素质量分数在0～2.5％范围内可调)；陶瓷颗粒不超过75％(每种陶瓷颗粒的质量分数在0～70％的范围内可调)；铝粉，余量，(以铝粉、主要合金元素、微量元素和陶瓷颗粒总质量为100％计量)。
优选的方案，所述铝基结构材料的质量百分比组成：主要合金元素5～9.5％ (每种元素质量分数在0.5～9.5％范围内可调)；微量元素不大于2.5％(每种元素质量分数在0～1.5％范围内可调)；铝粉，余量，(以铝粉、主要合金元素和微量元素总质量为100％计量)。
本发明的技术方案中提出在铝基复合材料中引入适量的Fe、Cr、Cu、Si等主要合金元素，通过控制化学成份和烧结温度，这些主要合金元素在烧结时可在内部产生液相体促进烧结，并原位生成以这些元素为主的二元或多元的细小金属间化合物强化相，起到强化铝基复合材料的机械性能的作用，改善其耐磨性能。因耐磨铝基材料中有陶瓷颗粒，所以合金元素质量分数范围会与铝基结构材料有所区别。质量分数对强化效果起决定性作用，若质量分数低于上述范围，起不到强化效果；若质量分数过大，非但无法形成上述金属间化合物、提高耐磨性能，而且会增加制动盘质量，达不到减重效果。
本发明的技术方案中提出在铝基复合材料中引入少量Sr、Ce、Sn、Mg等微量元素，少量微量元素可促进合金元素形成金属间化合物，但若微量元素含量过高，会生成其他的金属间化合物杂质，影响其性能。
优选的方案，所述陶瓷颗粒为SiC、Al2O3、Si3N4中至少一种。
本发明技术方案在铝基复合材料中引入SiC、Al2O3、Si3N4陶瓷颗粒，这些陶瓷颗粒具有极高的强度和优异的耐高温性能，一直是复合材料增强体的首选，可大幅度提高复合材料的综合性能，且含量越高，增强效果越显著。但由于制备方法限制，一直无法突破制动盘中由于陶瓷与铝合金浸润性不佳，导致的陶瓷颗粒含量低、综合性能较差的难题。本发明技术方案采用冷压成形、烧结和热压整形相结合的工艺，提高了陶瓷颗粒的含量上限，如陶瓷颗粒质量百分比含量可以高于20％，优选高于40％，甚至高于60％，最高可以达到75％，进一步提高了制动盘的耐磨性能。
本发明还提供了一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备方法，其包括以下步骤：
1)将耐磨铝基复合材料混合粉体及铝基结构材料混合粉体分别填充至汽车制动盘模具的相应区域，在室温下冷压成形，脱模，得到汽车制动盘坯体；
2)将汽车制动盘形坯体进行烧结成型，得到汽车制动盘前体；
3)将汽车制动盘前体置于热压整形模具中压制整形，得到汽车制动盘粗制体；
4)将汽车制动盘粗制体经过机加工，即得。
优选的方案，所述冷压成形的条件为：压力为150～300MPa，加压速率为1～5 mm/s，保压时间为3～10s。本发明的技术方案中提出应用于冷压中的“区域强化”和一体“近净成形”的技术，即在模具内不同区域填入不同粉体，制动盘摩擦面的位置填入耐磨铝基复合材料粉体，其余位置填入铝基结构材料粉体，并于相应位置插入散热孔销，合模排气后，在室温下于模具中一体化冷压成形，模具外形如图2所示，粉体填充和散热孔销位置如图3所示。冷压完成后，由保护性脱模，成为无缺陷的“近净成形”坯体，成型后的汽车制动盘坯体两种粉体结合良好，且有接近净尺寸的散热孔及整体形状。模具的设计采用现有技术中常规的方法进行设计，模具内部腔体的根据汽车制动盘的形状进行设计。
优选的方案，所述烧结成型过程包括除蜡、烧结和冷却。
优选的方案，所述烧结成型过程条件为：在氮气保护下，以8～15℃/分钟加热速率，先升温至350～450℃，保温15～30min，再升温至580～620℃，保温25～45 min，最后降温至500℃以下。较优选的条件：氮气中氧的含量要小于10ppm，露点温度低于-40℃。本发明的技术方案中首次提出上述铝基粉末冶金复合材料制动盘烧结温度曲线，其目的是为了使坯体温度达到液相线附近，并随炉缓慢冷却至固相线附近，从而提高坯体的塑性，同时去除由于烧结和冷却产生的内部应力。
优选的方案，所述压制整形为热等温静压，其条件为：压制温度为520～570℃，压力为150～250MPa，加压速率为1～5mm/s，保压时间为5～30s，并于相应位置插入散热孔销。热压模具散热孔销位置如图4所示。常规粉末冶金制品并无热压整形工艺，本发明的技术方案中首次提出在汽车制动盘制备中加入热压整形工艺及上述“近净成形”压制整形条件，目的是进一步增加汽车制动盘前体的致密性，从而全面提高制动盘的机械性能，特别是耐磨损性能和材料的刚度，并调节制动盘坯体尺寸，使其更接近净尺寸，同时也可以修复冷压和烧结过程中可能出现的缺陷，提高成品率。
优选的方案，所述机加工包括去毛刺、飞边及表面氧化层。所述机加工工艺为粗车。
优选的方案，轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的密度为 2.60～2.95g/cm3。
本发明技术方案最终制得的汽车制动盘内部结构示意如图1示。
本发明的耐磨铝基复合材料混合粉体及铝基结构材料混合粉体的制备：将铝粉、主要合金元素及微量元素(或者加入陶瓷颗粒)等放入混料机中进行混合，混料机转速为15～35r/min，混料时间为35～60min。
本发明技术方案提供的新型轻质耐磨铝粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备工艺，一方面，基于调整铝基粉末冶金结构材料与耐磨铝基材料成分，提高其耐磨性能、综合机械性能和机加工性能，使其能够满足汽车制动盘的制动需求的同时有较低的重量，另一方面，利用粉末冶金原理，采用“区域强化”和一体“近净成形”技术，即分区填充粉体，并通过模具的创新，使其在冷压、烧结和热压整形工艺后得到接近净尺寸的汽车制动盘。
相对现有技术，本发明技术方案带来的有益技术效果：
1)本发明得到的铝基粉末冶金汽车制动盘大大降低了制动盘的重量，同时具有耐磨性能和制动性能好、致密性好、无气孔及裂纹的优点，可在满足汽车制动要求的同时大大降低能耗，起到节能减排的效果，其密度为2.60～2.95g/cm3，硬度在60HRB以上，拉伸强度高于230MPa，可广泛适用于各种汽车制动系统。
2)本发明的汽车制动盘所用材料，通过引入大量陶瓷颗粒和细小的金属间化合物，形成Al-颗粒强化相，从而大大提高了铝基复合材料的机械性能，特别是耐磨损性能和材料的刚度。
3)本发明的铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘制备过程采用粉末冶金原理，突破了铝基粉末冶金汽车制动盘中陶瓷颗粒的含量上限，使其质量分数最高可达到75％，大大提升了汽车盘的强度和耐磨性能。
4)本发明的铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘制备过程通过“区域强化”技术，得到了由两种材料结合而成的制动盘，结合处紧密无缺陷，最大程度降低了制动盘的重量。
5)本发明的铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘制备过程通过增加热压整形工艺及冷压、烧结和热压整形工艺中的一体“近净成形”技术，得到了内部致密、无气孔及裂纹，且接近净尺寸的汽车制动盘，大大节省了后续机加工成本。
6)本发明的铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘制备过程工序少、操作简便、成本低、成品率高，且可应用于各种形状及尺寸的汽车制动盘的制备，可进行工业化大批量连续生产。
附图说明
【图1】为铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘内部材质示意图。
【图2】为冷压成型模具外形示意图。
【图3】冷压过程粉体填充及散热孔销位置示意图。
【图4】为热压模具散热孔销位置示意图。
【图5】为Al-40％SiC复合材料汽车制动盘的显微结构图。
【图6】为铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘实物图。
【图7】为未经过热压整形的铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘照片。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制权利要求的保护范围。
实施例1
本实施方式的一种铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘制备方法，按照下列各步骤实施：一、将4％的Fe、4.5％的Cu、0.2％的Sr、0.3％的Ce、40％的SiC及 51％的铝粉(以上均为质量分数)加入混料机，以20r/min的速度混合50min，得到耐磨铝基复合材料粉体；二、将4％的Fe、4.5％的Cu、0.2％的Sr、0.3％的 Ce及91％的铝粉(以上均为质量分数)加入混料机，以20r/min的速度混合40min，得到铝基结构材料粉体；三、将步骤一和二处理的耐磨铝基复合材料粉体和铝基结构材料粉体分别填入冷压模具的相应位置，并插入散热孔销，进行冷压，压力为200MPa，加压速率为2mm/s，保压时间为15s；四、将步骤三处理的汽车制动盘坯体在氮气保护下进行烧结，以10℃/min加热速率，先升温至450℃，保温 20min，再升温至620℃，保温30min，最后降温至490℃；五、将步骤四处理的汽车制动盘前体放入热压模具中，并插入散热孔销，进行压制整形，压制温度为530℃，压力为200MPa，加压速率为3mm/s，保压时间为20s；六、将步骤五处理的汽车制动盘粗制体进行粗车，去除毛刺、飞边及表面氧化层，即完成铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备。
经检测，通过该方法制备的铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的密度为2.88 g/cm3，硬度为87HRB，同时具有较低的密度和力学性能，轻量化效果明显。图 5为该Al-40％复合材料汽车制动盘的扫描电镜显微结构图，由图可见制动盘内部致密，无气孔及细小裂纹，且颗粒分布均匀。图6为该铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘照片，可见制动盘外部无开裂及缺陷。
实施例2
本实施方式的一种铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘制备方法，按照下列各步骤实施：一、将2％的Fe、6.6％的Si、0.1％的Sr、0.3％的Mg、50％的SiC及 41％的铝粉(以上均为质量分数)加入混料机，以20r/min的速度混合40min，得到耐磨铝基复合材料粉体；二、将3％的Fe、3.5％的Cr、0.5％的Ce及93％的铝粉(以上均为质量分数)加入混料机，以20r/min的速度混合45min，得到铝基结构材料粉体；三、将步骤一和二处理的耐磨铝基复合材料粉体和铝基结构材料粉体分别填入冷压模具的相应位置，并插入散热孔销，进行冷压，压力为250 MPa，加压速率为1mm/s，保压时间为20s；四、将步骤三处理的汽车制动盘坯体在氮气保护下进行烧结，以10℃/min加热速率，先升温至450℃，保温20min，再升温至600℃，保温30min，最后降温至480℃；五、将步骤四处理的汽车制动盘前体放入热压模具中，并插入散热孔销，进行压制整形，压制温度为540℃，压力为200MPa，加压速率为2mm/s，保压时间为20s；六、将步骤五处理的汽车制动盘粗制体进行粗车，去除毛刺、飞边及表面氧化层，即完成铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备。
经检测，通过该方法制备的铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的机械性能如表1所示。可见材料具有优异的抗拉强度和延伸率，刚性和塑性性能都有所增强。
表1铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的机械性能
Figure RE-RE-GDA0002532889090000081
实施例3
本实施方式的一种铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘制备方法，按照下列各步骤实施：一、将2％的Fe、1.5％的Cr、0.5％的Ce、0.1％的Mg、70％的SiC 及25.9％的铝粉(以上均为质量分数)加入混料机，以20r/min的速度混合40min，得到耐磨铝基复合材料粉体；二、将4％的Si、2.5％的Cr、0.5％的Ce及93％的铝粉(以上均为质量分数)加入混料机，以20r/min的速度混合45min，得到铝基结构材料粉体；三、将步骤一和二处理的耐磨铝基复合材料粉体和铝基结构材料粉体分别填入冷压模具的相应位置，并插入散热孔销，进行冷压，压力为250 MPa，加压速率为1mm/s，保压时间为20s；四、将步骤三处理的汽车制动盘坯体在氮气保护下进行烧结，以10℃/min加热速率，先升温至450℃，保温20min，再升温至600℃，保温30min，最后降温至480℃；五、将步骤四处理的汽车制动盘前体放入热压模具中，并插入散热孔销，进行压制整形，压制温度为540℃，压力为200MPa，加压速率为2mm/s，保压时间为20s；六、将步骤五处理的汽车制动盘粗制体进行粗车，去除毛刺、飞边及表面氧化层，即完成铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备。
经检测，通过该方法制备的铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的机械性能如表2所示。可见材料具有优异的抗拉强度和延伸率，刚性和塑性性能都有所增强。
表2铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的机械性能
Figure RE-RE-GDA0002532889090000082
实施例4
本实施方式的一种铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘制备方法，按照下列各步骤实施：一、将2％的Fe、2.5％的Si、1.5％的Cu、1％的Cr、1％的Sr、60％的SiC及32％的铝粉(以上均为质量分数)加入混料机，以20r/min的速度混合 40min，得到耐磨铝基复合材料粉体；二、将7％的Fe、0.25％的Ce、0.25％的 Sn、0.5％的Mg、0.5％的Sr及91.5％的铝粉(以上均为质量分数)加入混料机，以20r/min的速度混合45min，得到铝基结构材料粉体；三、将步骤一和二处理的耐磨铝基复合材料粉体和铝基结构材料粉体分别填入冷压模具的相应位置，并插入散热孔销，进行冷压，压力为280MPa，加压速率为1mm/s，保压时间为 20s；四、将步骤三处理的汽车制动盘坯体在氮气保护下进行烧结，以10℃/min 加热速率，先升温至450℃，保温20min，再升温至600℃，保温30min，最后降温至480℃；五、将步骤四处理的汽车制动盘前体放入热压模具中，并插入散热孔销，进行压制整形，压制温度为540℃，压力为300MPa，加压速率为2mm/s，保压时间为20s；六、将步骤五处理的汽车制动盘粗制体进行粗车，去除毛刺、飞边及表面氧化层，即完成铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备。
经检测，通过该方法制备的铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的机械性能如表3所示。可见材料具有优异的抗拉强度和延伸率，刚性和塑性性能都有所增强。
表3铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的机械性能
Figure RE-RE-GDA0002532889090000091
对比实施例1
对比实施例1为未加入合金元素的汽车制动盘的制备方法，按照下列各步骤实施：一、将0.2％的Sr、0.3％的Mg、30％的SiC及79.5％的铝粉(以上均为质量分数)加入混料机，以20r/min的速度混合40min，得到耐磨铝基复合材料粉体；二、将0.5％的Ce及99.5％的铝粉(以上均为质量分数)加入混料机，以20 r/min的速度混合45min，得到铝基结构材料粉体；三、将步骤一和二处理的耐磨铝基复合材料粉体和铝基结构材料粉体分别填入冷压模具的相应位置，并插入散热孔销，进行冷压，压力为250MPa，加压速率为1mm/s，保压时间为20s；四、将步骤三处理的汽车制动盘坯体在氮气保护下进行烧结，以10℃/min加热速率，先升温至450℃，保温20min，再升温至600℃，保温30min，最后降温至480℃；五、将步骤四处理的汽车制动盘前体放入热压模具中，并插入散热孔销，进行压制整形，压制温度为540℃，压力为200MPa，加压速率为2mm/s，保压时间为20s；六、将步骤五处理的汽车制动盘粗制体进行粗车，去除毛刺、飞边及表面氧化层，即完成铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备。
经检测，通过该方法制备的铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的机械性能见表4。与实施例2中汽车制动盘的性能对比，其强度和硬度都有大幅度下降，塑性性能也极差，无法达到制动盘的强度和摩擦要求。
表4铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的机械性能
Figure RE-RE-GDA0002532889090000101
对比实施例2
对比实施例2为未经压制整形的汽车制动盘的制备方法，按照下列各步骤实施：一、将4％的Fe、4.5％的Cu、0.2％的Sr、0.3％的Ce、40％的SiC及51％的铝粉(以上均为质量分数)加入混料机，以20r/min的速度混合50min，得到耐磨铝基复合材料粉体；二、将4％的Fe、4.5％的Cu、0.2％的Sr、0.3％的Ce及 91％的铝粉(以上均为质量分数)加入混料机，以20r/min的速度混合40min，得到铝基结构材料粉体；三、将步骤一和二处理的耐磨铝基复合材料粉体和铝基结构材料粉体分别填入冷压模具的相应位置，并插入散热孔销，进行冷压，压力为200MPa，加压速率为2mm/s，保压时间为15s；四、将步骤三处理的汽车制动盘坯体在氮气保护下进行烧结，以10℃/min加热速率，先升温至450℃，保温 20min，再升温至620℃，保温30min，最后降温至490℃；五、将步骤四处理的汽车制动盘前体进行粗车，去除毛刺、飞边及表面氧化层，即完成铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备。
图7为未经压制整形的汽车制动盘的照片，可见盘体开裂严重，内部粉体结合效果差，已裂为两部分，完全不符合要求。

Claims (9)

1.一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将耐磨铝基复合材料混合粉体及铝基结构材料混合粉体分别填充至汽车制动盘模具的相应区域，在室温下冷压成形，脱模，得到汽车制动盘坯体；
2）将汽车制动盘形坯体进行烧结成型，得到汽车制动盘前体；
3）将汽车制动盘前体置于热压整形模具中压制整形，得到汽车制动盘粗制体；
4）将汽车制动盘粗制体经过机加工，即得；
所述汽车制动盘的盘体由铝基结构材料构成，摩擦面由耐磨铝基复合材料构成；所述铝基结构材料由主要合金元素、微量元素和铝粉三者组成；所述耐磨铝基复合材料由主要合金元素、微量元素、铝粉和陶瓷颗粒四者组成；
所述铝基结构材料中，主要合金元素为Fe、Cr、Cu、Si中至少一种，微量元素为Sr、Ce、Sn、Mg中的至少一种；
所述耐磨铝基复合材料中，主要合金元素为Fe、Cr、Cu、Si中至少一种，微量元素为Sr、Ce、Sn、Mg中至少一种；
所述耐磨铝基复合材料的质量百分比组成：
主要合金元素3.5%～12％；
微量元素不大于2.5％；
陶瓷颗粒40%~75％；
铝粉，余量。
2.根据权利要求1所述的一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备方法，其特征在于：
所述铝基结构材料的质量百分比组成：
主要合金元素5～9 .5％；
微量元素不大于2 .5％；
铝粉，余量。
3.根据权利要求1所述的一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备方法，其特征在于：所述陶瓷颗粒为SiC、Al2O3、Si3N4中至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备方法，其特征在于：所述冷压成形的条件为：压力为150MPa~300MPa，加压速率为1mm/s~5mm/s，保压时间为3s~10s。
5.根据权利要求1或2所述的一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备方法，其特征在于：所述烧结成型过程包括除蜡、烧结和冷却。
6.根据权利要求1或2所述的一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备方法，其特征在于：所述烧结成型过程条件为：在氮气保护下，以8℃/分钟~15℃/分钟加热速率，先升温至350℃~450℃，保温15min~30min，再升温至580℃~620℃，保温25min~45min，最后降温至500℃以下。
7.根据权利要求1或2所述的一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备方法，其特征在于：所述压制整形的条件：压制温度为520℃~570℃，压力为150MPa~250MPa，加压速率为1mm/s~5mm/s，保压时间为5s~30s。
8.根据权利要求1或2所述的一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备方法，其特征在于：所述机加工包括去毛刺、飞边及表面氧化层。
9.根据权利要求1或2所述的一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的制备方法，其特征在于：所述轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘的密度为2.60g/cm3~2.95g/cm3。
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