CN105779914A - 用于汽车制动钳的铝基复合材料及其制备方法 - Google Patents

用于汽车制动钳的铝基复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车制动钳的铝基复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。该用于汽车制动钳的铝基复合材料包括按照质量份数计的如下原料：铝40‑60份、硅5‑10份、碳化硅纤维8‑20份、锰3‑7份、镁1‑4份、氧化铝3‑8份、二硫化钼1‑5份、二氧化钛1‑4份、氮化硼1‑3份、石墨2‑5份。本发明的复合材料比强度高、弹性模量高、耐热性和耐磨性好，适用于汽车制动钳；本发明的制备方法能使增强材料与基体充分结合，发挥最大效力。

Description

用于汽车制动钳的铝基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及用于汽车制动钳的铝基复合材料及其制备方法。
背景技术
复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类，其中以金属铝为基体的铝合金(MMC)由于密度小、强度高、塑性好等特性，在国民经济和航空航天、国防军工等高新技术领域有非常广泛的应用。
汽车工业的材料发展日新月异，汽车轻量化是主要趋势，因此，质量轻且性能不输金属合金的材料倍受青睐。本发明旨在提供一种颗粒增强和短纤维增强的铝基复合材料，由于质量轻、比强度高、弹性模量高、热膨胀系数低和耐磨性好等优点，适用于汽车制动钳。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种用于汽车制动钳的铝基复合材料及其制备方法，该复合材料比强度高、弹性模量高、耐热性和耐磨性好，适用于汽车制动钳。
本发明采用的技术方案如下：
用于汽车制动钳的铝基复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：铝40-60份、硅5-10份、碳化硅纤维8-20份、锰3-7份、镁1-4份、氧化铝3-8份、二硫化钼1-5份、二氧化钛1-4份、氮化硼1-3份、石墨2-5份。
以上所述的用于汽车制动钳的铝基复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：铝50份、硅8份、碳化硅纤维15份、锰5份、镁3份、氧化铝6份、二硫化钼3份、二氧化钛2份、氮化硼2份、石墨4份。
进一步的，所述碳化硅纤维为碳化硅晶须，呈粉末状。
以上所述的用于汽车制动钳的铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照质量配比称取硅、碳化硅纤维、氧化铝、二硫化钼、二氧化钛、氮化硼和石墨，用机械球磨混料机研磨至400目，并混合均匀；
(2)将步骤(1)所得混合物与铝、锰和镁继续混合，于350-450MPa下压制；
(3)在氮气氛围中，于1000-1100℃下烧结10-20min，然后降温至500℃，保持1-2h，继续自然冷却，即得所述用于汽车制动钳的铝基复合材料。
进一步的，所述步骤(2)中压制压强为400MPa。
进一步的，所述步骤(3)中烧结条件为于1050℃下烧结15min。
本发明的有益效果为：
第一，本发明的复合材料为颗粒增强和短纤维增强的铝基复合材料，具有质量轻、比强度高、弹性模量高、热膨胀系数低和耐磨性好等优点，适用于汽车制动钳，使用寿命长；
第二，本发明的复合材料适用于不同的加工方法，如挤压、锻造、轧制成各种型材；
第三，本发明的制备方法能使增强材料与基体充分结合，效果更佳。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，本发明中使用的原料若无特别说明，均可通过市购获得。
实施例1
用于汽车制动钳的铝基复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：铝40份、硅5份、碳化硅纤维8份、锰3份、镁1份、氧化铝3份、二硫化钼1份、二氧化钛1份、氮化硼1份、石墨2份，其中所述碳化硅纤维为碳化硅晶须，呈粉末状。
上述用于汽车制动钳的铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照质量配比称取硅、碳化硅纤维、氧化铝、二硫化钼、二氧化钛、氮化硼和石墨，用机械球磨混料机研磨至400目，并混合均匀；
(2)将步骤(1)所得混合物与铝、锰和镁继续混合，于350MPa下压制；
(3)在氮气氛围中，于1000℃下烧结20min，然后降温至500℃，保持2h，继续自然冷却，即得所述用于汽车制动钳的铝基复合材料。
实施例2
用于汽车制动钳的铝基复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：铝45份、硅6份、碳化硅纤维12份、锰4份、镁2份、氧化铝5份、二硫化钼2份、二氧化钛2份、氮化硼2份、石墨3份，其中所述碳化硅纤维为碳化硅晶须，呈粉末状。
上述用于汽车制动钳的铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照质量配比称取硅、碳化硅纤维、氧化铝、二硫化钼、二氧化钛、氮化硼和石墨，用机械球磨混料机研磨至400目，并混合均匀；
(2)将步骤(1)所得混合物与铝、锰和镁继续混合，于380MPa下压制；
(3)在氮气氛围中，于1030℃下烧结18min，然后降温至500℃，保持1h，继续自然冷却，即得所述用于汽车制动钳的铝基复合材料。
实施例3
用于汽车制动钳的铝基复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：铝50份、硅8份、碳化硅纤维15份、锰5份、镁3份、氧化铝6份、二硫化钼3份、二氧化钛2份、氮化硼2份、石墨4份，其中所述碳化硅纤维为碳化硅晶须，呈粉末状。
上述用于汽车制动钳的铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照质量配比称取硅、碳化硅纤维、氧化铝、二硫化钼、二氧化钛、氮化硼和石墨，用机械球磨混料机研磨至400目，并混合均匀；
(2)将步骤(1)所得混合物与铝、锰和镁继续混合，于400MPa下压制；
(3)在氮气氛围中，于1050℃下烧结15min，然后降温至500℃，保持1h，继续自然冷却，即得所述用于汽车制动钳的铝基复合材料。
实施例4
用于汽车制动钳的铝基复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：铝54份、硅9份、碳化硅纤维18份、锰6份、镁3份、氧化铝7份、二硫化钼4份、二氧化钛3份、氮化硼2份、石墨4份，其中所述碳化硅纤维为碳化硅晶须，呈粉末状。
上述用于汽车制动钳的铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照质量配比称取硅、碳化硅纤维、氧化铝、二硫化钼、二氧化钛、氮化硼和石墨，用机械球磨混料机研磨至400目，并混合均匀；
(2)将步骤(1)所得混合物与铝、锰和镁继续混合，于420MPa下压制；
(3)在氮气氛围中，于1080℃下烧结12min，然后降温至500℃，保持1h，继续自然冷却，即得所述用于汽车制动钳的铝基复合材料。
实施例5
用于汽车制动钳的铝基复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：铝60份、硅10份、碳化硅纤维20份、锰7份、镁4份、氧化铝8份、二硫化钼5份、二氧化钛4份、氮化硼3份、石墨5份，其中所述碳化硅纤维为碳化硅晶须，呈粉末状。
上述用于汽车制动钳的铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照质量配比称取硅、碳化硅纤维、氧化铝、二硫化钼、二氧化钛、氮化硼和石墨，用机械球磨混料机研磨至400目，并混合均匀；
(2)将步骤(1)所得混合物与铝、锰和镁继续混合，于450MPa下压制；
(3)在氮气氛围中，于1100℃下烧结10min，然后降温至500℃，保持2h，继续自然冷却，即得所述用于汽车制动钳的铝基复合材料。
性能测试
对本发明实施例1-5所得产品进行性能测试，结果如下表：
表1产品性能测试数据
性能 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度，MPa 605 612 620 610 606
弹性模量，GPa 253 256 261 258 254
断裂延伸率，％ 13 16 19 18 14
耐磨量，mg/1000次 0.6 0.5 0.4 0.5 0.5
热膨胀系数 6.7 6.5 6.0 6.4 6.9
由上表可见，本发明的复合材料比强度高、弹性模量高、热膨胀系数低和耐磨性好，适用于汽车制动钳，其中实施例3效果最佳。

Claims (6)

1.用于汽车制动钳的铝基复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：铝40-60份、硅5-10份、碳化硅纤维8-20份、锰3-7份、镁1-4份、氧化铝3-8份、二硫化钼1-5份、二氧化钛1-4份、氮化硼1-3份、石墨2-5份。
2.根据权利要求1所述的用于汽车制动钳的铝基复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：铝50份、硅8份、碳化硅纤维15份、锰5份、镁3份、氧化铝6份、二硫化钼3份、二氧化钛2份、氮化硼2份、石墨4份。
3.根据权利要求1或2所述的用于汽车制动钳的铝基复合材料，其特征在于，所述碳化硅纤维为碳化硅晶须，呈粉末状。
4.权利要求1或2所述的用于汽车制动钳的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照质量配比称取硅、碳化硅纤维、氧化铝、二硫化钼、二氧化钛、氮化硼和石墨，用机械球磨混料机研磨至400目，并混合均匀；
(2)将步骤(1)所得混合物与铝、锰和镁继续混合，于350-450MPa下压制；
(3)在氮气氛围中，于1000-1100℃下烧结10-20min，然后降温至500℃，保持1-2h，继续自然冷却，即得所述用于汽车制动钳的铝基复合材料。
5.根据权利要求4所述的用于汽车制动钳的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中压制压强为400MPa。
6.根据权利要求4所述的用于汽车制动钳的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中烧结条件为于1050℃下烧结15min。
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