专利名称：一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及刹车盘技术领域，具体涉及一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法。
背景技术：
刹车盘是汽车制动系统的重要组成部分，其制动性能的好坏直接关系到车辆的行驶安全。目前广泛使用的铸铁刹车盘因制动摩擦发热而使其表面温度高达6 O (TC，其工作表面温度很高且温度梯度大，易形成热点而产生热裂，并且铸铁刹车盘的重量重且耐磨性较差。目前行业内尝试用铝合金来代替铸铁材料铸造刹车盘，尽管其重量轻、导热性能好，但其强度和硬度较低，阻碍了其在刹车盘上的应用。
发明内容
本发明提供一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，可以解决现有铸铁刹车盘重量重、导热性差、耐磨性差、易热裂等缺陷。本发明是通过以下技术方案实现的:复合材料的原料包括基体硅铝合金以及碳化硅；其中基体硅铝合金的制备原料包括16.5-18.1重量份的Al-26Si铝合金坯料(Si含量为26%的硅铝合金)、2.5-2.9重量份的ZAlSi9Mg铝合金坯料、1.3-1.5重量份的AZ91D镁合金坯料、0.29-0.35重量份的中间合金A1-40CU (Cu含量为40%的铜铝合金)、2.6-2.8重量份的中间合金Al-8Ni (Ni含量为8%的镍铝合金)、1.0-1.1重量份的中间合金Al_5Ti(Ti含量为5%的钛铝合金)、1.0-1.2重量份的中间合金Al-1OMn (Mn含量为10%的钛铝合金)、0.35-0.42重量份的变质剂、0.15-0.2重量份的精炼剂；所述复合材料具体的制备方法如下:(1)、将Al-26Si铝合金坯料、ZAlSi9Mg铝合金坯料、中间合金Al_40Cu、中间合金Α1-8Ν 、中间合金Α1-5 和中间合金Al-1OMn分别预热至420-425 V ； (2)、将变质剂、精炼剂分别预热至180-185°C ; (3)、将AZ91D镁合金坯料预热至200_250°C ； (4)、将预热好的Al-26Si铝合金坯料和ZAlSi9Mg铝合金坯料混合后开始升温熔炼；(5)熔炼至810_820°C时，加入预热好的中间合金A1-40CU、中间合金Al-8Ni和中间合金Al-1OMn ; (6)、降温至785-790 V，加入预热好的中间合金Α1-5 ，(7)、升温至800 V，加入预热好的AZ91D镁合金坯料；(8)、降温至765-770°C，加入40%预热的精炼剂进行初次精炼并打渣；(9)、降温至750-755°C，加入30%预热的精炼剂进行再次精炼并打渣；(10)、升温至810-815°C，力口入变质剂进行变质；(11)、升温至860-865°C，加入剩余预热的精炼剂进行最后精炼并打渣；(12)、降温至700-720°C，加入6-6.5重量份的碳化硅搅拌均匀，所述的碳化硅为平均粒度为10-15 μ m、纯度大于98.5%的碳化硅粉末；(13)、降温浇筑得到复合材料，然后在在510-520°C固熔处理4-6小时，淬火，然后在170-175°C时效处理6-8小时后得到碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料。 上述步骤进一步改进为:所述的ZAlSi9Mg铝合金坯料化学成分重量百分比为 S1:8.84%、Mg:0.33%、Fe:0.18%、Mn:0.18%、T1:0.09%、Zn:0.01%，余量为 Al ;所述的AZ91D镁合金坯料化学成分重量百分比为Al:8.8%, Zn:0.86%, Mn:0.25%, S1:0.032%、Cu:
0.012%、N1:0.007%、Fe:0.0020%，余量为Mg ;所述的变质剂为PM磷盐变质剂；所述的精炼剂为六氯乙烷或者无机复合精炼剂，所述无机复合精炼剂由13-17重量份硝酸钠、14-18重量份氯化钠、24-26重量份硝酸钾、6-7重量份Na2SiF6 ,7-12重量份Na3AlF6、4_6重量份氟化钙、6-12重量份石墨以及2-4重量份碳酸钠混合而成。所述的基体硅铝合金的制备原料还包括0.09-0.1重量份的纯度不低于99%的高纯Mo，0.8-1.0重量份的中间合金Fe-5Nb (铌含量为5%的铌铁合金)或者0.05重量份纯度大于99%的高纯铌；所述的高纯Mo、Fe-5Nb以及高纯铌在制备步骤(I)中预热至420-425°C，并在步骤(5)中加入熔炼。加入少量Nb组分(铌)，可以增强基体硅铝合金的吸振性、热传导性、抗热裂性能等，而Mo (钥)与碳有较强的亲和力，能够提高碳化硅与基体合金的结合强度，提高复合材料的硬度。所述步骤(12)中的的碳化硅加入前，需要进行化学镀铜预处理，处理步骤为:
(I)、将碳化硅粉末放入电阻炉加热升温至210-220°C，保温1-1.5小时，然后加热升温至420-425°C，保温I小时，继续升温至900-950°C，在无气氛保护下焙烧I小时，然后降温至200-300°C保温2小时，降温至室温；(2)、取上述碳化硅粉末10重量份，加入到质量分数为6-8%的氢氧化钠溶液中，通过超声波进行清洗10-15分钟,然后进行过滤并干燥碳化娃粉末；(3)、将10体积份的质量分数为37%的盐酸、10体积份的氢氟酸与100体积分的蒸馏水混合后，将碳化硅粉末加入其中，通过超声波进行清洗10-15分钟，然后进行过滤并干燥碳化娃粉末；(4)、将碳化娃粉末加入到敏化液中，超声波分散10-15分钟,然后磁力搅拌10分钟，然后过滤、水洗、干燥，所述的敏化液按照氯化亚锡4-5g、质量分数37%的盐酸10-12ml以及蒸馏水150ml的比例混合而制得；(5)、将敏化后的碳化硅加入到活化剂中磁力搅拌25-30分钟，然后过滤、水洗、干燥，所述的活化剂按照PdCl20.025-0.03g、质量分数37%的盐酸8-9ml以及蒸馏水180ml的比例混合而制得；(6)、按照以下配料比例配置化学镀液:称取8-10g五水硫酸铜加水溶解后,然后加入15-18ml质量分数37%的甲醛混合制得溶液A,同时称取8-10g无水碳酸钠加水溶解后,然后加入35-40g酒石酸甲钠并溶解后制得溶液B，将A溶液缓慢加入到B溶液中，并加入蒸馏水稀释至IOOOml即得到化学镀液；将活化后的碳化硅加入到化学镀液中，其中碳化硅与化学镀液中Cu元素的质量比为3.5-3.8:1，并加入10%的氢氧化钠溶液调节PH为12.5-13，30-40°C反应30-45分钟后过滤干燥；(7)、将镀铜后的碳化娃在205_210°C下通入氢气还原1-1.5小时后备用。所述步骤(6)镀铜反应中加入稳定剂，所述的稳定剂为a，a'联吡啶、亚铁氰化钾，2，9 二甲基邻菲罗林、硫脲、2 —巯基苯骈噻唑以及甲醇中的一种或者任意几种的混合。所述的稳定剂为亚铁氰化钾和甲醇的混合，且保持二者在化学镀液中的含量分别为 130mg/L和 80ml/L。
本发明制备的铝基复合材料重量轻、比强度比刚度高、热膨胀系数低，具有良好的导热性和抗磨耐磨性，并且制备比较容易、成本低而且增强相在基体内弥散分布且具有各向同性，适用于各种复杂应力状态。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明进行详细说明。实施例1
一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，原料包括基体硅铝合金以及碳化硅；其中基体硅铝合金的制备原料包括16.5重量份的Al-26Si铝合金坯料、2.5重量份的ZAlSi9Mg铝合金坯料、1.3重量份的AZ91D镁合金坯料、0.29重量份的中间合金Al-40Cu、2.6重量份的中间合金Al-8N1、l.0重量份的中间合金Al_5T1、l.0重量份的中间合金Al-10Mn、0.35重量份的变质剂、0.15重量份的精炼剂；复合材料具体的制备方法如下:(1)、将Al-26Si铝合金坯料、ZAlSi9Mg铝合金坯料、中间合金A1-40CU、中间合金Al-8N1、中间合金Α1-5 和中间合金Al-1OMn分别预热至420°C; (2)、将变质剂、精炼剂分别预热至180°C ; (3)、将AZ91D镁合金坯料预热至200°C ； (4)、将预热好的Al_26Si铝合金坯料和ZAlSi9Mg铝合金坯 料混合后开始升温熔炼；(5)熔炼至810时，加入预热好的中间合金A1-40CU、中间合金Al-8Ni和中间合金Al-1OMn ; (6)、降温至785°C，加入预热好的中间合金Α1-5 ，(7)、升温至800°C，加入预热好的AZ91D镁合金坯料；(8)、降温至765°C，加入40%预热的精炼剂进行初次精炼并打渣；(9)、降温至750°C，加入30%预热的精炼剂进行再次精炼并打渣；(10)、升温至810°C，加入变质剂进行变质；(11)、升温至860°C，加入剩余预热的精炼剂进行最后精炼并打渣；(12)、降温至700°C，加入6重量份的碳化硅搅拌均匀，碳化硅为平均粒度为ΙΟμπκ纯度大于98.5%的碳化硅粉末；(13)、降温浇筑得到复合材料，然后在在510°C固熔处理4小时，淬火，然后在170时效处理6小时后得到碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料。实施例2
一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，在实施例1的基础上，其中的原料做以下优选:ZAlSi9Mg铝合金坯料化学成分重量百分比为S1:8.84%、Mg:0.33%、Fe:0.18%、Mn:0.18%、T1:0.09%、Zn:0.01%,余量为 Al ；AZ91D 镁合金坯料化学成分重量百分比为 Al:8.8%, Zn:0.86%, Mn:0.25%, Si:0.032%、Cu:0.012%、Ni:0.007%、Fe:
0.0020%，余量为Mg ;变质剂为PM磷盐变质剂；精炼剂为六氯乙烷或者无机复合精炼剂，无机复合精炼剂由13-17重量份硝酸钠、14-18重量份氯化钠、24-26重量份硝酸钾、6_7重量份Na2SiF6 >7-12重量份Na3AlF6、4_6重量份氟化I丐、6_12重量份石墨以及2_4重量份碳酸钠混合而成。实施例3
一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，在实施例1的基础上，基体硅铝合金的制备原料还包括0.09-0.1重量份纯度不低于99%的Mo，0.8-1.0重量份的中间合金Fe-5Nb或者0.05重量份纯度大于99%的高纯铌；且高纯Mo、Fe_5Nb (高纯铌)在制备步骤(I)中预热至420-425°C，并在步骤(5)中加入熔炼。实施例4
一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，其特征在于，复合材料的原料包括基体硅铝合金以及碳化硅；其中基体硅铝合金的制备原料包括18.1重量份的Al-26Si铝合金坯料、2.9重量份的ZAlSi9Mg铝合金坯料、1.5重量份的AZ91D镁合金坯料、0.35重量份的中间合金Al-40Cu、2.8重量份的中间合金Al-8N1、l.1重量份的中间合金Al-5T1、l.2重量份的中间合金Al-10Mn、0.42重量份的变质剂、0.2重量份的精炼剂；复合材料具体的制备方法如下:(1)、将Al-26Si铝合金坯料、ZAlSi9Mg铝合金坯料、中间合金A1-40CU、中间合金Al-8N1、中间合金Al_5Ti和中间合金Al-1OMn分别预热至425°C ；
(2)、将变质剂、精炼剂分别预热至185°C ;(3)、将AZ91D镁合金坯料预热至250°C ;(4)、将预热好的Al-26Si铝合金坯料和ZAlSi9Mg铝合金坯料混合后开始升温熔炼；(5)熔炼至820°C时，加入预热好的中间合金A1-40CU、中间合金Al-8Ni和中间合金Al-1OMn ; (6)、降温至790°C，加入预热好的中间合金Α1-5 ，(7)、升温至800°C，加入预热好的AZ91D镁合金坯料；(8)、降温至765-770°C，加入40%预热的精炼剂进行初次精炼并打渣；(9)、降温至750-755°C，加入30%预热的精炼剂进行再次精炼并打渣；(10)、升温至810_815°C，加入变质剂进行变质；(11)、升温至865°C，加入剩余预热的精炼剂进行最后精炼并打渣；(12)、降温至720°C，加入6.5重量份的预处理的碳化硅搅拌均匀；(13)、降温浇筑得到复合材料，然后在在520°C固熔处理6小时，淬火，然后在175°C时效处理8小时后得到碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料。其中碳化硅的预处理为化学镀铜预处理，处理步骤为:(1)、将平均粒度为15μπκ纯度大于98.5%的碳化硅粉末放入电阻炉加热升温至210-220°C，保温1-1.5小时，然后加热升温至420-425°C，保温I小时，继续升温至900-950°C，在无气氛保护下焙烧I小时，然后降温至200-300°C保温2小时，降温至室温；(2)、取上述碳化硅粉末10重量份，加入到质量分数为6-8%的氢氧化钠溶液中，通过超声波进行清洗10-15分钟，然后进行过滤并干燥碳化硅粉末；(3)、将10体积份的质量分数为37%的盐酸、10体积份的氢氟酸与100体积分的蒸馏水混合后，将碳化硅粉末加入其中，通过超声波进行清洗10-15分钟，然后进行过滤并干燥碳化硅粉末；(4)、将碳化硅粉末加入到敏化液中，超声波分散10-15分钟，然后磁力搅拌10分钟,然后过滤、水洗、干燥,所述的敏化液按照氯化亚锡4-5g、质量分数37%的盐酸10-12 ml以及蒸馏水150ml的比例混合而制得；(5)、将敏化后的碳化硅加入到活化剂中磁力搅拌25-30分钟，然后过滤、水洗、干燥，所述的活化剂按照PdCl20.025-0.03g、质量分数37%的盐酸8-9ml以及蒸馏水180ml的比例混合而制得；(6)、按照以下配料比例配置化学镀液:称取8-10g五水硫酸铜加水溶解后,然后加入15-18ml质量分数37%的甲醒混合制得溶液A,同时称取8-10g无水碳酸钠加水溶解后，然后加入35-40g酒石酸甲钠并溶解后制得溶液B，将A溶液缓慢加入到B溶液中，并加入蒸馏水稀释至IOOOml即得到化学镀液；将活化后的碳化硅加入到化学镀液中，其中碳化硅与化学镀液中Cu元素的质量比为
3.5-3.8:1，并加入10%的氢氧化钠溶液调节PH为12.5-13, 30_40°C反应30-45分钟后过滤干燥；(7)、将镀铜后的碳化娃在205_210°C下通入氢气还原1-1.5小时后备用。实施例5
一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，在实施例2的基础上，步骤(12)中的的碳化硅加入前，进行化学镀铜预处理，处理步骤为:(1)、将碳化硅粉末放入电阻炉加热升温至210-220°C，保温1-1.5小时，然后加热升温至420_425°C，保温I小时，继续升温至900-950°C，在无气氛保护下焙烧I小时，然后降温至200-300°C保温2小时，降温至室温；(2)、取上述碳化硅粉末10重量份，加入到质量分数为6-8%的氢氧化钠溶液中，通过超声波进行清洗10- 15分钟，然后进行过滤并干燥碳化硅粉末；(3)、将10体积份的质量分数为37%的盐酸、10体积份的氢氟酸与100体积分的蒸馏水混合后，将碳化硅粉末加入其中，通过超声波进行清洗10-15分钟，然后进行过滤并干燥碳化硅粉末；(4)、将碳化硅粉末加入到敏化液中，超声波分散10-15分钟，然后磁力搅拌10分钟，然后过滤、水洗、干燥，所述的敏化液按照氯化亚锡4-5g、质量分数37%的盐酸10-12 ml以及蒸馏水150ml的比例混合而制得；(5)、将敏化后的碳化硅加入到活化剂中磁力搅拌25-30分钟，然后过滤、水洗、干燥，所述的活化剂按照PdCl20.025-0.03g、质量分数37%的盐酸8_9ml以及蒸馏水180ml的比例混合而制得；(6)、按照以下配料比例配置化学镀液:称取8-lOg五水硫酸铜加水溶解后，然后加入15-18ml质量分数37%的甲醛混合制得溶液A，同时称取8_10g无水碳酸钠加水溶解后，然后加入35-40g酒石酸甲钠并溶解后制得溶液B，将A溶液缓慢加入到B溶液中，并加入蒸馏水稀释至IOOOml即得到化学镀液；将活化后的碳化硅加入到化学镀液中，其中碳化硅与化学镀液中Cu元素的质量比为3.5-3.8:1，并加入10%的氢氧化钠溶液调节PH为12.5-13，30-40°C反应30-45分钟后过滤干燥；(7)、将镀铜后的碳化硅在205-210°C下通入氢气还原1-1.5小时后备用。实施例6
一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，在实施例4或5的基础上，化学镀铜预处理步骤(6)中镀铜反应中加入稳定剂，所述的稳定剂为a，a'联吡啶、亚铁氰化钾，2，9 二甲基邻菲罗林、硫脲、2 —巯基苯骈噻唑以及甲醇中的一种或者任意几种的混合，比如稳定剂为亚铁氰化钾和甲醇的混合，且保持二者在化学镀液中的含量分别为 130mg/L 和 80ml/L。实施例7
一种刹车盘用外加`碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，在实施例3的基础上，步骤(12)中的的碳化硅加入前，进行化学镀铜预处理，处理步骤为:(1)、将碳化硅粉末放入电阻炉加热升温至210-220°C，保温1-1.5小时，然后加热升温至420_425°C，保温I小时，继续升温至900-950°C，在无气氛保护下焙烧I小时，然后降温至200-300°C保温2小时，降温至室温；(2)、取上述碳化硅粉末10重量份，加入到质量分数为6-8%的氢氧化钠溶液中，通过超声波进行清洗10-15分钟，然后进行过滤并干燥碳化硅粉末；(3)、将10体积份的质量分数为37%的盐酸、10体积份的氢氟酸与100体积分的蒸馏水混合后，将碳化硅粉末加入其中，通过超声波进行清洗10-15分钟，然后进行过滤并干燥碳化硅粉末；(4)、将碳化硅粉末加入到敏化液中，超声波分散10-15分钟，然后磁力搅拌10分钟，然后过滤、水洗、干燥，所述的敏化液按照氯化亚锡4-5g、质量分数37%的盐酸10-12 ml以及蒸馏水150ml的比例混合而制得；(5)、将敏化后的碳化硅加入到活化剂中磁力搅拌25-30分钟，然后过滤、水洗、干燥，所述的活化剂按照PdCl20.025-0.03g、质量分数37%的盐酸8_9ml以及蒸馏水180ml的比例混合而制得；(6)、按照以下配料比例配置化学镀液:称取8-lOg五水硫酸铜加水溶解后，然后加入15-18ml质量分数37%的甲醛混合制得溶液A，同时称取8_10g无水碳酸钠加水溶解后，然后加入35-40g酒石酸甲钠并溶解后制得溶液B，将A溶液缓慢加入到B溶液中，并加入蒸馏水稀释至IOOOml即得到化学镀液；将活化后的碳化硅加入到化学镀液中，其中碳化硅与化学镀液中Cu元素的质量比为3.5-3.8:1，并加入10%的氢氧化钠溶液调节PH为12.5-13，30-40°C反应30-45分钟后过滤干燥；(7)、将镀铜后的碳化硅在205-210°C下通入氢气还原1-1.5小时后备用。化学镀铜预处理步骤(6)中镀铜反应中加入稳定剂，所述的稳定剂为a，a'联吡啶、亚铁氰化钾，2，9 二甲基邻菲罗林、硫脲、2 —巯基苯骈噻唑以及甲醇中的一种或者任意几种的混合，比如稳定剂为亚铁氰化钾和甲醇的混合，且保持二者在化学镀液中的含量分别为130mg/L和80ml/L。镀铜处理后碳化硅表面为均匀的黄红色(铜膜)，经扫描电镜观察碳化硅颗粒的大小以及形状较为均匀；从电子显微镜观察处理前碳化硅颗粒表面光滑，而处理后大部分碳化硅表面有细小的颗粒分布，通过能谱分析，细小颗粒覆盖的区域，铜元素含量丰度较大，从而使得碳化硅颗粒与基体合金之间的浸润性得到改善，改善增强体与机体之间的结合强度。将实施例1-7制备的复合材料取样，经金相显微组织照片观察，SiC颗粒均匀地分布在硅铝合金基体中，碳化硅和基体材料的截面非常清晰，二者的过渡区域基本消除，实现良好的浸润和结合；
经试验验证，实施例1-7制备的复合材料抗拉强度和屈服强度均能达到450MPa左右，硬度平均为220-240 (5/250/30)HBS，相比于ZAlSi9Mg铝合金，强度提高28%以上，硬度提高135%以上； 并且复合材料重量较铸铁减轻40-60%，在100-300°C导热率大约是150-170ff/(m.k),约为铸铁(HT250)的4-5倍，与铸铁相比，导热性大大提高；并且在刹车工况摩擦试验条件下,复合材料比铸铁材料摩擦表面温度低,摩擦系数稳定,且磨损量较小；台架试验表明，在高速频繁制动条件下，相对于铸铁刹车盘，复合材料刹车盘具有较大的制动力矩和较高的刹车稳定性，能明显提高制动性。以下是几种材料制造的刹车盘和本发明复合材料制造的刹车盘在台架模拟试验后的对比。高碳灰铸铁，C:3.7%, Si:1.78%, Mn:0.72%, P:0.09%，S:0.1%，Cu:0.42%,Cr:0.32%, Mo:0.52%，余量为 Fe ；
钥锑球墨铸铁,C:3.7%，S:12.4%，，Mn:0.32%，P:0.04% , S:0.015% ,Mg:0.037%,,Re:0.03%, Mo:0.55%, Sb:0.013%，余量为 Fe ；
ΚI断裂特点
￥灰铸铁第I次循环结束，刹车面有均布疲劳细纹，第二次循环结束裂纹扩展，第3次循环到一半有一条裂纹扩。
球墨铸铁第3次循环结束，刹车面有均布疲劳细纹，随循环次数的增加，裂纹长度扩展缓慢，至第12次循环结束，发现贯通裂纹出现。
WMi列1-7制备的复合材料I第16次循环结束，刹车面有均布疲劳细纹，随循环次数的增加，裂纹长度扩展缓慢，至第25次循环结束，仍未发现贯通裂纹出现。
权利要求
1.一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料的原料包括基体硅铝合金以及碳化硅；其中基体硅铝合金的制备原料包括16.5-18.1重量份的Al-26Si铝合金坯料、2.5-2.9重量份的ZAlSi9Mg铝合金坯料、1.3-1.5重量份的AZ91D镁合金坯料、0.29-0.35重量份的中间合金Al_40Cu、2.6-2.8重量份的中间合金Al-8N1、l.0-1.1重量份的中间合金Al-5T1、l.0-1.2重量份的中间合金Al-1OMn,0.35-0.42重量份的变质剂、0.15-0.2重量份的精炼剂；所述复合材料具体的制备方法如下:(1)、将Al-26Si铝合金坯料、ZAlSi9Mg铝合金坯料、中间合金A1-40CU、中间合金Al-8N1、中间合金Α1-5Τ 和中间合金Al-1OMn分别预热至420-425°C ; (2)、将变质剂、精炼剂分别预热至180-1850C ;(3)、将AZ91D镁合金坯料预热至200-250°C ;(4)、将预热好的Al-26Si铝合金坯料和ZAlSi9Mg铝合金坯料混合后开始升温熔炼；(5)熔炼至810-820°C时，加入预热好的中间合金A1-40CU、中间合金Al_8Ni和中间合金Al-1OMn ；(6)、降温至785-790°C，加入预热好的中间合金Al-5Ti，(7)、升温至800°C，加入预热好的AZ91D镁合金坯料；(8)、降温至765-770°C，加入40%预热的精炼剂进行初次精炼并打渣；(9)、降温至750-755°C，加入30%预热的精炼剂进行再次精炼并打渣；(10)、升温至810-815°C，加入变质剂进行变质；(11)、升温至860-865°C，加入剩余预热的精炼剂进行最后精炼并打渣；(12)、降温至700-720°C，加入6-6.5重量份的碳化硅搅拌均匀，所述的碳化硅为平均粒度为10-15 μ m、纯度大于98.5%的碳化硅粉末；(13)、降温浇筑得到复合材料，然后在在510-520°C固熔处理4-6小时，淬火，然后在170_175°C时效处理6_8小时后得到碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料。
2.根据权利要求1所述的刹车盘用外加碳化硅颗粒增 强硅铝合金基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的ZAlSi9Mg铝合金坯料化学成分重量百分比为S1:8.84%、Mg:0.33%、Fe:0.18%、Mn:0.18%、Ti:0.09%、Zn:0.01%，余量为 Al ;所述的 AZ91D 镁合金坯料化学成分重量百分比为 Al:8.8%, Zn:0.86%, Mn:0.25%, Si:0.032%、Cu:0.012%、Ni:0.007%、Fe:0.0020%，余量为Mg ;所述的变质剂为PM磷盐变质剂；所述的精炼剂为六氯乙烷或者无机复合精炼剂，所述无机复合精炼剂由13-17重量份硝酸钠、14-18重量份氯化钠、24-26重量份硝酸钾、6_7重量份Na2SiF6 >7-12重量份Na3AlF6、4_6重量份氟化I丐、6_12重量份石墨以及2-4重量份碳酸钠混合而成。
3.根据权利要求1所述的刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的基体硅铝合金的制备原料还包括0.09-0.1重量份的纯度不低于99%的高纯Mo，0.8-1.0重量份的中间合金Fe-5Nb或者0.05重量份纯度大于99%的高纯铌；所述的高纯Mo、Fe-5Nb以及高纯铌在制备步骤(I)中预热至420_425°C，并在步骤(5)中加入熔炼。
4.根据权利要求1、2或3所述的刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(12)中的的碳化硅加入前，需要进行化学镀铜预处理，处理步骤为:(I)、将碳化硅粉末放入电阻炉加热升温至210-220°C，保温1-1.5小时，然后加热升温至420-425°C，保温I小时，继续升温至900-950°C，在无气氛保护下焙烧I小时，然后降温至200-300°C保温2小时，降温至室温；(2)、取上述碳化硅粉末10重量份，加入到质量分数为6-8%的氢氧化钠溶液中，通过超声波进行清洗10-15分钟,然后进行过滤并干燥碳化硅粉末；(3)、将10体积份的质量分数为37%的盐酸、10体积份的氢氟酸与100体积份的蒸馏水混合后，将碳化硅粉末加入其中，通过超声波进行清洗10-15分钟，然后进行过滤并干燥碳化硅粉末；(4)、将碳化硅粉末加入到敏化液中，超声波分散10-15分钟，然后磁力搅拌10分钟,然后过滤、水洗、干燥,所述的敏化液按照氯化亚锡4-5g、质量分数37%的盐酸10-12 ml以及蒸馏水150ml的比例混合而制得；(5)、将敏化后的碳化硅加入到活化剂中磁力搅拌25-30分钟，然后过滤、水洗、干燥，所述的活化剂按照PdCl20.025-0.03g、质量分数37%的盐酸8-9ml以及蒸馏水180ml的比例混合而制得；(6)、按照以下配料比例配置化学镀液:称取8-lOg五水硫酸铜加水溶解后，然后加入15-18ml质量分数37%的甲醛混合制得溶液A,同时称取8-10g无水碳酸钠加水溶解后，然后加入35-40g酒石酸甲钠并溶解后制得溶液B，将A溶液缓慢加入到B溶液中，并加入蒸馏水稀释至IOOOml即得到化学镀液；将活化后的碳化硅加入到化学镀液中，其中碳化硅与化学镀液中Cu元素的质量比为3.5-3.8:1，并加入10%的氢氧化钠溶液调节PH为12.5-13, 30_40°C反应30-45分钟后过滤干燥；(7)、将镀铜后的碳化娃在205_210°C下通入氢气还原1-1.5小时后备用。
5.根据权利要求4所述的刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)镀铜反应中加入稳定剂，所述的稳定剂为a，a'联批唆、亚铁氰化钾，2，9 二甲基邻菲罗林、硫脲、2—巯基苯骈噻唑以及甲醇中的一种或者任意几种的混合。
6.根据权利要求5所述的刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的稳定剂为亚铁氰化钾和甲醇的混合，且保持二者在化学镀液中的含量分别为130mg/L和8 0ml/L。
全文摘要
本发明涉及刹车盘技术领域，具体涉及一种刹车盘用外加碳化硅颗粒增强硅铝合金基复合材料的制备方法，其技术方案是复合材料的原料由硅铝合金为基体，通过浸润碳化硅颗粒增强；其中硅铝合金的以Al-26Si铝合金坯料、ZAlSi9Mg铝合金坯料以及为主体，通过加入适量的Cu、Ni、Ti、Mn等元素熔炼而成；碳化硅颗粒浸润前需要进行化学镀铜处理。本发明制备的铝基复合材料重量轻、比强度比刚度高、热膨胀系数低，具有良好的导热性和抗磨耐磨性。
文档编号C22C21/04GK103074507SQ20131000871
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月10日 优先权日2013年1月10日
发明者商好峰, 李广全, 宋立伟 申请人:山东正诺机械科技有限公司