CN116180071A - 陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层的制备方法、铝合金材料和列车制动盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层的制备方法、铝合金材料和列车制动盘，涉及涂层制备技术领域。陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层的制备方法，包括：在铝合金基体上通过激光熔覆形成陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层，激光熔覆所用原料为由碳化钛粉体和铝合金粉体构成的复合粉体，碳化钛粉体占复合粉体质量的20～60％。铝合金材料，其表面覆盖有采用上述的制备方法制得的耐磨涂层。列车制动盘，采用如上述的铝合金材料制成，或者采用上述的制备方法在铝合金制动盘基体上覆盖耐磨涂层。本申请制得的涂层具有好的耐磨性，在铝合金基体表面覆盖该涂层能应用于列车制动盘中，使得制动盘兼具质轻、强度高、硬度好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及涂层制备技术领域，具体而言，涉及陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层的制备方法、铝合金材料和列车制动盘。
背景技术
随着轨道交通行业的发展，轻量化成为了轨道交通装备升级的必经之路，减重不仅能够降低列车运行过程中的牵引消耗，节约运输成本，而且还能提高地铁的运行速度，减小噪声污染，同时还对提高列车运行稳定性和安全性具有重要影响。而制动盘作为对列车行驶安全起着至关重要作用的基础制动装置，其工作的可靠性几乎决定了整个基础制动装置的可靠性水平，直接影响列车的行车安全，因此对制动盘轻量化的研究也越来越受到了人们的关注。
鉴于此特提出本申请。
发明内容
本发明的目的在于提供陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层的制备方法、铝合金材料和列车制动盘。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层的制备方法，包括：
在铝合金基体上通过激光熔覆形成陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层，激光熔覆所用原料为由碳化钛粉体和铝合金粉体构成的复合粉体，碳化钛粉体占复合粉体质量的20～60％。
在可选的实施方式中，铝合金基体的材质为2A70-T6高强铝合金，铝合金粉体为2024铝合金粉体。
在可选的实施方式中，激光熔覆的参数为：激光功率：2400～2800W，扫描速度：150～250mm/min，保护气流量：40～60L/min，光斑直径：3～4mm，搭接率：40～60％，采用同轴送粉的方式，送粉速度：10～14g/min，载气流量：5～7L/min。
在可选的实施方式中，在铝合金基体上进行激光熔覆之前还包括对铝合金基体进行预处理，预处理方式包括：
对铝合金基体进行喷砂处理以增加铝合金基体表面的粗糙度。
在可选的实施方式中，喷砂处理的磨料为棕刚玉；
优选地，喷砂压力为0.4～0.8MPa；
优选地，喷砂后采用乙醇溶液将铝合金基体表面清洗干净。
在可选的实施方式中，复合粉体的制备方法为：
将碳化钛粉体和铝合金粉体置于球磨机中充分混合。
在可选的实施方式中，球磨机为行星球磨机，球磨转速为140～180r/min，球磨时间为2.5～3.5h；
优选地，球磨机内加入的小球为直径5mm和8mm的氧化锆小球，氧化锆小球的总质量与进行球磨的粉体质量相同；
优选地，球磨后将得到的混合物置于真空条件下于100～140℃干燥1.5～2.5h。
在可选的实施方式中，复合粉体的粒度为50-150μm。
第二方面，本发明提供一种铝合金材料，其表面覆盖有采用如前述实施方式任一项的制备方法制得的耐磨涂层。
第三方面，本发明提供一种列车制动盘，采用如前述实施方式的铝合金材料制成，或者采用如前述实施方式任一项的制备方法在铝合金制动盘基体上覆盖耐磨涂层。
本发明具有以下有益效果：
本申请提供的制备方法能够在铝合金基体表面制得强度高耐磨性好的涂层，可以有效增强铝合金基体表面的耐磨性，进而提高了其使用性能，表面覆盖该涂层的铝合金材料能够应用至制造城际列车制动盘，能够有效满足城际列车制动盘的使用要求。此外，本申请提供的涂层的制备方法还具有制备涂层前不需要预热基体，制备完成后不需要进行热处理，工序简单，实施方便的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明激光熔覆工艺示意图；
图2为本发明使用的铝合金制动盘基体照片；
图3为本发明实施例1～5使用的2024铝合金粉末及TiC粉末扫描电镜图像；
图4为本发明实施例1制备的涂层的截面宏观图像；
图5为本发明实施例2制备的涂层的截面宏观图像；
图6为本发明实施例3制备的涂层的截面宏观图像。
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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
为解决背景技术提到的问题，发明人考虑到：目前城际列车制动盘材料大都使用铸铁，其单个轴装铸铁制动盘质量在76kg左右，若使用铝合金制动盘代替传统铸铁制动盘，则单个轴装制动盘质量下降到30kg左右，下降幅度超过50％。同时，铝合金有着比铸铁更高的导热率和热容，可以更好的应对制动盘在服役过程中容易造成的热损伤。然而，铝合金的硬度低、耐磨性差是其最大缺点，这也导致其不能直接作为制动盘使用。陶瓷增强铝基复合材料同时具有低密度和高耐磨性的特点，在铝合金制动盘表面制备陶瓷增强铝基复合耐磨涂层是一种提高其耐磨性的高效且经济的方法。因此，以铝合金作为基体材料，在其表面制备陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层来增加材料的耐磨性，使得表面具有耐磨涂层的铝合金材料能够应用于列车制动盘具有一定的可行性。故发明人经过研究，获得了本申请技术方案。
下面对本申请实施例提供的陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层的制备方法、铝合金材料和列车制动盘进行具体描述。
本申请实施例提供的陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层的制备方法，包括：
如图1所示，在铝合金基体上通过激光熔覆形成陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层，激光熔覆所用原料为由碳化钛粉体和铝合金粉体构成的复合粉体，碳化钛粉体占复合粉体质量的20～60％。
选择铝合金粉体、TiC粉体作为熔覆材料，其中TiC颗粒作为强化相，可以起到有效抵御制动盘闸片对制动盘表面的压入与犁削的作用，大幅度减小磨粒磨损与疲劳磨损的程度，从而达到提高耐磨性的目的，铝合金粉末作为粘接相其与铝合金基体有较高得结合强度且用以固定涂层中的TiC颗粒。
本申请制备过程中以铝合金粉末和TiC粉末作为涂层材料，采用激光熔覆的方式在铝合金基体表面形成涂层相较于等离子喷涂的方式涂层的结合强度更高，激光熔覆形成的涂层厚度至少可达2mm，而等离子喷涂涂层厚度仅能达到0.2～0.5mm，若涂层厚度再增加则会出现涂层极易脱落的问题。
由于铝合金较为活泼，在焊接或者熔覆过程中不可避免会出现气孔，这也是铝合金加工的难点之一。而本申请利用陶瓷颗粒对熔池的“搅拌”作用使得气体在熔池凝固前能够及时逸出从而大大减少了涂层中气孔数量。随着TiC含量增加，“搅拌”效果越显著，气孔数量越少。上述“搅拌”作用是指在温度较高的熔池内存在对流，在对流的作用下陶瓷颗粒运动，陶瓷颗粒的运动则起到了搅拌效果，可加速气泡排出。
因此，通过本申请提供的制备方法能够在铝合金基体表面制得强度高、耐磨性好的涂层，可以有效增强铝合金基体表面的耐磨性，进而提高了其使用性能，表面覆盖该涂层的铝合金材料能够应用至制造城际列车制动盘，能够有效满足城际列车制动盘的使用要求。此外，本申请提供的涂层的制备方法还具有制备涂层前不需要预热基体，制备完成后不需要进行热处理，工序简单，实施方便的特点。
优选地，铝合金基体的材质为2A70-T6高强铝合金，其成分具体为：成分按质量百分比计为Mn：0.2％，Cu：1.9～2.5％，Mg：1.4～1.8％，Si：0.35％，Fe：0.9～1.5％，Ni：0.9～1.5％，余量是Al和不可避免的微量杂质。铝合金粉体为2024铝合金粉体。
2A70-T6高强铝合金具有较高的强度，其和2024铝合金均属2系铝合金，这两者成分相近，涂层相容性好，具有较佳的结合强度。在2A70-T6高强铝合金基体材料表面制得的陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层，会使材料兼具质轻、强度高、耐磨性好的特点。2A70-T6高强铝合金制动盘基体如图2所示。
优选地，复合粉体的粒度为50-150μm。
如果粒径太小，则在激光熔覆时粉末的流动性较差，容易造成堵粉，出粉不均匀，粉末烧损等，如果粒径太大，两种粉末不易混合均匀，熔覆过程中粉末可能不会充分融化且可能会堵住出粉孔，因此激光熔覆粉末合适的粒径选择在50-150微米。
具体地，陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层的制备方法为：
S1、基体预处理
具体为：
首先，使用角磨机将基体表面打磨光滑，去除表面的氧化膜和油污；
然后，对基体表面经行喷砂处理，提高其表面粗糙度以减少对激光的反射。磨料为棕刚玉，喷砂压力为0.4～0.8MPa(例如0.4MPa、0.6MPa或0.8MPa)。
最后，将喷砂处理后的基体用乙醇溶液清洗干净。
S2、复合粉体的制备
将碳化钛粉体和2024铝合金粉体按照碳化钛粉体占复合粉体质量的20～60％置于球磨机中充分混合。
优选地，球磨机为行星球磨机，球磨转速为140～180r/min(例如140r/min、160r/min或180r/min)，球磨时间为2.5～3.5h(例如2.5h、3h或3.5h)。进一步地，球磨机的高能球磨罐内加入的小球为直径5mm和8mm的氧化锆小球，氧化锆小球的总质量与进行球磨的粉体质量相同。
上述球磨条件可保证获得充分混合均匀的粉体。
优选地，球磨后将得到的混合物置于真空条件下于100～140℃(例如100℃、120℃或140℃)干燥1.5～2.5h(例如1.5h、2h或2.5h)。
充分对球磨后的混合物进行干燥以去除由空气中的气态水为粉体带去的水分，进而保证获得性能更好的涂层。
优选地，实验发现，当TiC含量占涂层质量的40％左右时具有更好的耐磨性，因此，最佳的配比方式为TiC粉末。占复合粉体质量的35～45％。
S3、涂层的制备
首先，将预处理好的铝合金基体使用夹具固定在载物台上；
然后，如图1所示，进行激光熔覆，工艺参数为：
激光功率：2400～2800W(例如2400W、2600W或2800W)，扫描速度：150～250mm/min(例如150mm/min、200mm/min或250mm/min)，保护气流量：40～60L/min(例如40L/min、50L/min或60L/min)，光斑直径：3～4mm(例如3mm、3.5mm或4mm)，搭接率：40～60％(例如40％、50％或60％)，采用同轴送粉的方式，送粉速度：10～14g/min(例如10g/min、12g/min或14g/min)，载气流量：5～7L/min(例如5L/min、6L/min或7L/min)。
优选地，为了保证制得性能更好地凸出，激光熔覆的工艺参数为：
激光功率：2500～2700W(例如2500W、2600W或2700W)，扫描速度：150～250mm/min(例如180mm/min、200mm/min或220mm/min)，保护气流量：45～55L/min(例如45L/min、50L/min或55L/min)，光斑直径：3～4mm(例如3mm、3.5mm或4mm)，搭接率：45～55％(例如45％、50％或55％)，采用同轴送粉的方式，送粉速度：11～13g/min(例如11g/min、12g/min或13g/min)，载气流量：5～7L/min(例如5L/min、6L/min或7L/min)。
本申请实施例提供的铝合金材料，其表面覆盖有采用本申请实施例提供的制备方法制得的耐磨涂层。
该铝合金材料由于通过本申请实施例提供的制备方法在其表面覆盖陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层，因此，该铝合金材料具有强度高、耐磨性好的特点。
本申请实施例提供的列车制动盘，采用如本申请实施例提供的铝合金材料制成，或者采用本申请实施例提供的制备方法在铝合金制动盘基体上覆盖耐磨涂层。
该列车制动盘由于表面覆盖有陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层，因此，其兼具质轻、强度高、耐磨性好的特点。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供在2A70-T6高强铝合金制动盘基体表面形成涂层的方法，在基体表面制备约2mm的涂层，本实施例中为进行说明的内容参考上文进行。
熔覆材料选择与制备工艺步骤如下：
选取纯度不低于99.9％的商用2024铝合金粉末，TiC粉末作为熔覆材料，粉末粒度为50-150μm；
采用精度为0.1mg的电子秤将两种粉末按质量比2024铝合金:TiC＝4:1称量并放入不锈钢高能球磨罐中；
为了使粉末混合均匀，在不锈钢罐中分别加入直径为5mm和8mm的氧化锆小球，小球质量与粉末质量相同，抽真空后将不锈钢罐放入行星球磨机中混合3h，转速160r/min；
将混合好的粉末取出放入真空干燥箱中以120℃干燥2h，去除粉末中的水分，最后将粉末取出密封保存。
基体预处理工艺步骤如下：
使用角磨机将基体表面打磨光滑，去除表面的氧化膜和油污；
对表面经行喷砂处理，提高其表面粗糙度以减少对激光的反射。磨料为棕刚玉，喷砂压力为0.6MPa；
用乙醇将基体表面清洗干净。
涂层制备工艺步骤如下：
将制动盘基体使用夹具固定在载物台上；
调整熔覆工艺：激光功率：2600W，扫描速度：200mm/min，保护气流量：50L/min，光斑直径：3.5mm，搭接率：50％，采用同轴送粉的方式，送粉速度：12g/min，载气流量：6L/min。
实施例2
本实施例提供在2A70-T6高强铝合金制动盘基体表面形成涂层的方法，在基体表面制备约2mm的涂层，本实施例中为进行说明的内容参考上文进行。
熔覆材料选择与制备工艺步骤如下：
选取纯度不低于99.9％的商用2024铝合金粉末，TiC粉末作为熔覆材料，粉末粒度为50-150μm；
采用精度为0.1mg的电子秤将两种粉末按质量比2024铝合金:TiC＝3:2称量并放入不锈钢高能球磨罐中；
为了使粉末混合均匀，在不锈钢罐中分别加入直径为5mm和8mm的氧化锆小球，小球质量与粉末质量相同，抽真空后将不锈钢罐放入行星球磨机中混合3h，转速160r/min；
将混合好的粉末取出放入真空干燥箱中以120℃干燥2h，去除粉末中的水分，最后将粉末取出密封保存。
基体预处理工艺步骤与涂层制备工艺步骤与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供在2A70-T6高强铝合金制动盘基体表面形成涂层的方法，在基体表面制备约2mm的涂层，本实施例中为进行说明的内容参考上文进行。
熔覆材料选择与制备工艺步骤如下：
选取纯度不低于99.9％的商用2024铝合金粉末，TiC粉末作为熔覆材料，粉末粒度为50-150μm；
采用精度为0.1mg的电子秤将两种粉末按质量比2024铝合金:TiC＝2:3称量并放入不锈钢高能球磨罐中；
为了使粉末混合均匀，在不锈钢罐中分别加入直径为5mm和8mm的氧化锆小球，小球质量与粉末质量相同，抽真空后将不锈钢罐放入行星球磨机中混合3h，转速160r/min；
将混合好的粉末取出放入真空干燥箱中以120℃干燥2h，去除粉末中的水分，最后将粉末取出密封保存。
基体预处理工艺步骤及涂层制备工艺步骤与实施例1相同。
实施例4
本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于激光覆融的工艺参数不同：
激光功率：2400W，扫描速度：150mm/min，保护气流量：40L/min，光斑直径：3mm，搭接率：40％，采用同轴送粉的方式，送粉速度：10g/min，载气流量：5L/min。
实施例5
本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于激光覆融的工艺参数不同：
激光功率：2800W，扫描速度：250mm/min，保护气流量：60L/min，光斑直径：4mm，搭接率：60％，采用同轴送粉的方式，送粉速度：14g/min，载气流量：7L/min。
实施例6
本实施例与实施例2基本相同，不同之处仅在于将实施例2中的2024铝合金粉体替换为7075铝合金粉体。
对比例1
本对比例为2A70铝合金基体，将其表面打磨去除氧化膜，不做任何处理。
对比例2
本对比例与实施例2基本相同，不同之处仅在于：形成涂层的方式为等离子喷涂。等离子喷涂参数为等离子喷涂参数；电流：380A、电压：40V、喷涂距离：150mm、氩气流量：80L/min、氢气流量：10L/min、送粉量：18g/min。喷涂得到厚度约为2mm的涂层。
对比例3
本对比例与实施例2基本相同，不同之处仅在于：2024铝合金:TiC＝1:4。
对比例4
本对比例与实施例2基本相同，不同之处仅在于：2024铝合金:TiC＝4.5:0.5。
对比例5
使用等离子喷涂在7075-T6铝合金制动盘表面制备的WC/Ni基涂层，涂层厚度为0.5mm。
对比例6
本对比例与实施例2基本相同，不同之处仅在于，涂层中不含有碳化钛。
实验例1
通过扫描电子显微镜观察到的2024铝合金粉末与TiC粉末图像如图3所示。2024铝合金粉末球形度良好，TiC粉末为不规则形状。图4～6为实施例1～3制备的涂层的截面宏观图像，涂层的成形良好，表面平整，有较小的表面粗糙度。同时，可以明显看到涂层与基体呈现出冶金结合，结合区未出现裂纹、未熔合等缺陷。实施例2制备的涂层中气孔率较小，TiC颗粒分布均匀。由于铝合金较为活泼，在焊接或者熔覆过程中不可避免会出现气孔，这也是铝合金加工的难点之一。而在本申请技术方案利用陶瓷颗粒对熔池的“搅拌”作用使得气体在熔池凝固前能够及时逸出从而大大减少了涂层中气孔数量。随着TiC含量增加，“搅拌”效果越显著，气孔数量越少。
实施例1～3制得的涂层厚度均在2mm左右，而若使用等离子喷涂在7075T6铝合金制动盘表面制备的WC/Ni基涂层的一般厚度为0.2～0.5mm，前者的涂层厚度是后者的4～10倍，因此对基体有更好的保护效果。
实验例2
将实施例1～6和对比例2～6的试件通过布什硬度计进行硬度测量，采用微型剪切装置对其进行微型剪切试验，测试其剪切强度，间接得到抗拉强度与延伸率，结果如表1所示。
表1
通过以上实验数据可看出，随着TiC颗粒含量增加，涂层硬度升高，这得益于TiC陶瓷强化相的弥散强化作用。同时由于实施例2中较少的气孔和TiC的均匀分布，涂层的抗拉强度以及与基体的结合强度都最高。然而使用等离子喷涂在7075T6铝合金制动盘表面制备的WC/Ni基涂层(对比例5)结合强度一般为80～83MPa，实施例1～6涂层的结合强度是其的3.6倍左右。同时，随着TiC含量的增加，其对Al基体塑性变形的阻碍作用更大，因此涂层的断面收缩率持续降低。把实施例1～6涂层与热喷涂制备的Al2O3/2024涂层对比，后者的延伸率约为5％，实施例1～6涂层的延伸率提高了2～4倍。
将实施例4和实施例5与实施例2对比，实施例2的各项性能都明显高于实施例4和实施例5，说明当激光工艺参数在实施例2时取得的效果最好，说明激光熔覆的工艺参数对熔覆层的性能影响较大，其中激光功率与扫描速度尤为重要。激光功率越大，熔化的熔覆金属量越多，产生气孔的概率增大，基材表面的温度也会随之升高，变形和开裂现象增加；激光功率较小，可能存在仅熔覆粉末熔化，基材未熔化的问题，此时熔覆层表面表现出局部起球、空洞等，可能无法达到表面完全熔覆的目的。扫描速度与激光功率有相似的影响。扫描速度过高，合金粉末可能不能完全熔化，无法起到熔覆效果且粉末利用率偏低；扫描速度太低，熔池存在的时间长，粉末过烧，合金元素损失，同时基材的热输入量大，会增加变形量。但即使如此，虽实施例4和实施例5的效果差于实施例2，但其相较于各个对比例仍明显具有更好的效果。
将实施例2与实施例6对比，实施例2中涂层的结合强度明显高于实施例6，说明使用和基体相同系列的铝合金粉末作为粘接相比其他系列的铝合金粉末能够更好的与基体结合。
将实施例2与对比例2对比，由于涂层厚度超过了等离子喷涂制备涂层的常用厚度，涂层中微裂纹较多，因此涂层的抗拉强度与延伸率较实施例1～3都有所下降，尤其是对比例2中涂层与基体的结合强度仅70.2MPa，因此说明激光熔覆技术在本方案中的适用性更高。
将实施例2与对比例3对比，发现对比例3无法获得成形良好的涂层，说明复合粉体中的铝合金含量不宜过多，TiC含量过多则会导致涂层成形困难。将实施例2与对比例4对比，实施例2的硬度，抗拉强度明显好于对比例4，说明复合粉体中的TiC的含量不宜过少，TiC含量过少则会到时其对涂层的强化效果不明显，无法满足使用要求。由此说明复合粉体中2024铝合金与碳化钛之比应当在合适范围内，超出本申请要求的范围无法获得性能优异的涂层。
将实施例2与对比例5对比，实施例2的涂层与基体的结合强度明显高于对比例5，其为对比例5的3.6倍，再次说明等离子喷涂技术在本申请中并不适用。
将实施例2与对比例6对比，除了延伸率，对比例6的各项力学性能都较差，说明TiC的添加是涂层强化的主要原因。
实验例3
对实施例1～6和对比例1～6在室温、100℃、200℃、300℃4个温度下进行摩擦磨损试验，其磨损率如表2所示。
表2
通过上表可看出，本申请实施例1-5提供的方法制得的涂层，均具有较佳的耐磨效果，足以满足列车制动盘的使用要求。特别是实施例2制备的涂层在各个温度下都表现出了最低的磨损率，其耐磨性最佳，完全可满足制动盘对耐磨性的要求。
将实施例2与实施例6对比，实施例2的耐磨性能明显好于实施例6，说明以2020铝合金作为粘接相相较于其他铝合金能获得耐磨性更好的涂层。
将实施例2与对比例2对比，采用等离子喷涂制得的同样厚度的涂层其耐磨性明显更差，说明本申请采用激光熔覆的方式制得的涂层才能保证具有较佳的性能。
将实施例2与对比例3剂对比例4对比，实施例2的耐磨性明显好于对比例3以及对比例4，说明复合粉体中的铝合金过多和过少都会导致耐磨性较差。由此说明复合粉体中2024铝合金与碳化钛之比应当在合适范围内，超出本申请要求的范围无法获得性能优异的涂层。
将实施例2与对比例6对比，实施例2的耐磨性明显好于对比例6，说明TiC为涂层耐磨性提高的主要原因。
综上，本申请提供的陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层的制备方法、铝合金材料或列车制动盘具有以下优点：
1.选用2A70铝合金作为制动盘基体，熔覆材料为2024铝合金，二者同为2系铝合金，成分相近，因此涂层与基体的相容性较其他体系更好，无异质材料界面腐蚀的问题。同时TiC与2024铝合金粉末的密度接近，因此轻量化效果显著。
2.对比热喷涂等其他表面处理技术，激光熔覆技术能够使涂层与基体呈现冶金结合，因此结合强度更高。
3.相较于制动盘基体，涂层的耐磨性大幅度提高，足以满足制动盘对耐磨性的要求。
4.制备涂层前不必预热基体，制备完成后不需要进行后热处理，因此工序简单，便于实施，同时由于熔覆材料的线膨胀系数与制动盘基体相近，因此涂层不出现裂纹缺陷。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层的制备方法，其特征在于，包括：
在铝合金基体上通过激光熔覆形成陶瓷增强铝基复合材料耐磨涂层，激光熔覆所用原料为由碳化钛粉体和铝合金粉体构成的复合粉体，所述碳化钛粉体占所述复合粉体质量的20～60％。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝合金基体的材质为2A70-T6高强铝合金；
所述铝合金粉体为2024铝合金粉体。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，激光熔覆的参数为：激光功率：2400～2800W，扫描速度：150～250mm/min，保护气流量：40～60L/min，光斑直径：3～4mm，搭接率：40～60％，采用同轴送粉的方式，送粉速度：10～14g/min，载气流量：5～7L/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述铝合金基体上进行激光熔覆之前还包括对铝合金基体进行预处理，预处理方式包括：
对所述铝合金基体进行喷砂处理以增加所述铝合金基体表面的粗糙度。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，喷砂处理的磨料为棕刚玉；
优选地，喷砂压力为0.4～0.8MPa；
优选地，喷砂后采用乙醇溶液将所述铝合金基体表面清洗干净。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合粉体的制备方法为：
将所述碳化钛粉体和铝合金粉体置于球磨机中充分混合。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，球磨机为行星球磨机，球磨转速为140～180r/min，球磨时间为2.5～3.5h；
优选地，球磨机内加入的小球为直径5mm和8mm的氧化锆小球，所述氧化锆小球的总质量与进行球磨的粉体质量相同；
优选地，球磨后将得到的混合物置于真空条件下于100～140℃干燥1.5～2.5h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合粉体的粒度为50-150μm。
9.一种铝合金材料，其特征在于，其表面覆盖有采用如权利要求1～8任一项所述的制备方法制得的耐磨涂层。
10.一种列车制动盘，其特征在于，采用如权利要求9所述的铝合金材料制成，或者采用如权利要求1～8任一项所述的制备方法在铝合金制动盘基体上覆盖耐磨涂层。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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