一种用于高速列车的陶瓷/金属复合材料闸片及其制备方法

专利名称：一种用于高速列车的陶瓷/金属复合材料闸片及其制备方法
技术领域：
本发明属于高速制动技术领域，尤其与一种用于高速列车的闸片及其制备方法有关。
背景技术：
高速列车闸片的制动性能直接影响列车运营的安全性，故对闸片的制动性能提出了更高的要求，特别是摩擦学性能。随着我国高速铁路的快速发展，列车时速已超过350km/h，传统的树脂基半金属和粉末冶金法制备金属陶瓷烧结体制动材料已不能满足350km/h以上紧急制动的要求。这是因为合成的树脂制动材料摩擦片的导热系数低，当制动温度超过350 °C时，树脂易发生碳化，导致摩擦片的开裂和失效；铁基和铜基的粉末冶金闸片价格昂贵，寿命较短，在350 km/h以上紧急制动时，此类闸片易掉粉、掉渣，摩擦系数低，热稳定性差，不能满足制动要求。此外，国内外已经开始了用于高速列车的碳/陶瓷复合材料闸片及碳/碳复合材料闸片的研制，因价格昂贵及工艺复杂等的限制还未形成工业化生产。因此，生产具有制动安全耐高温耐磨损的可用于350km/h甚至380km/h以上高速列车的闸片成为当务之急。陶瓷/金属复合材料闸片在高速重载制动工况具有较高而平稳的摩擦系数和低的磨损率而被重视。陶瓷增强体的形状很多，包括颗粒、纤维、晶须、多孔或三维网络等。其中颗粒、纤维和晶须增强相为最常见的增强体，但其与金属复合形成非连续界面，增强相在制动过程中易脱落而大大降低复合材料的性能。三维网络陶瓷增强金属基复合材料则由于网络陶瓷的闭孔问题得不到有效解决，难以铸造成无缺陷的产品而受极大限制。因此，柱状陶瓷增强金属基复合材料就成为了是近年的研究热点。其中，中国专利“陶瓷柱状阵列增强金属复合材料或部件及其制备方法(专利号CN102581259 A)涉及陶瓷柱状阵列陶瓷增强金属基复合材料。但其柱状陶瓷是单根支柱，必须一根根固定在铸腔内后，才能进行浇注与金属复合成复合材料。而本发明采用的联体陶瓷素坯是通过注浆、模压、等静压等成形方式得到的，故在烧结之前就联成一体，烧结之后得到由一定规则的柱形阵列和与之相连接的衬底的联体陶瓷块，与其有本质的区别。此外，中国专利陶瓷阵列结构复合材料及其制备方法”(专利号CN101463182A)的陶瓷阵列尺寸则属于微观范畴，用于制备功能材料，与本申请采用宏观陶瓷阵列制备结构材料不同。
由于本专利申请涉及的闸片中的陶瓷和金属的热膨胀系数不匹配，在制动产生的热力作用下，在陶瓷和金属的界面处容易形成微孔。微孔将形成热疲劳裂纹，扩展的裂纹会造成闸片的掉粉、掉渣，甚至掉块而严重影响闸片的力学性能、摩擦性能，危及高速列车的行车安全。针对此问题，本发明采用散热设计来优化闸片的结构，即把摩擦块设计成圆柱形或多边形等几何图形，摩擦块与摩擦块之间的宽度为3 8 mm，可大大提高排粉能力，降低闸片摩擦面温度和热应力，减少热损伤和热衰退，提高了其适用的速度上限，能对运营速度达380km/h的高速列车实行有效的制动。

发明内容
本发明的目的就是克服现有高速列车闸片存在着热稳定性差、摩擦系数低、摩损率高、抗热衰减性差、寿命短的缺陷，提供一种热稳定性好、摩擦系数高、磨损率低、抗热衰减性好、寿命长的高速列车闸片。为此，本发明采用以下技术方案:一种用于高速列车的陶瓷/金属复合材料闸片，其特征在于:所述的闸片包括摩擦块、基板和散热片，摩擦块由规则排列的陶瓷块增强金属复合材料构成，陶瓷块由陶瓷衬底上设有若干根规则排列的柱形陶瓷阵列构成，摩擦块、网状的散热片分别设在基板的两侧面。所述的摩擦块可设成圆形或多边形，摩擦块与摩擦块之间的间隙宽度在:Γ8 mm为最佳。所述的陶瓷柱和陶瓷衬底为同一材质，是一个整体，由A1203、SiC、B4C, Si3N4,Ti3SiC2, TiB2, ZrB2, TiC, ZrO2中的一种单相或复相构成。
所述的陶瓷柱的横截面可以是圆形、椭圆形、菱形、正方形、六边形或其他几何图形；所述的陶瓷柱的纵截面可以是梯形，正方形，矩形或其他几何图形；所述的陶瓷衬底的横截面可以是圆形、椭圆形、菱形、正方形、六边形或其他几何图形。
所述的陶瓷块由一定规则的柱形陶瓷阵列和与之相连接的陶瓷衬底的联体陶瓷素坯通过烧结工艺得到，所述的联体陶瓷素坯可由注浆、凝胶注模、模压静压等方式成形，所述的陶瓷块采用表面活化或者钝化的方法进行表面处理。所述摩擦块的金属材质为铝合金、镁铝合金、钛合金、铜合金、铸钢或铸铁中的一种或多种的复合。`一种制备上述闸片的方法，其特征在于:所述的制备方法具体步骤如下:
步骤1:陶瓷块的制备:按照陶瓷柱的横截面和纵截面的几何形状、间距、阵列方式的不同，制备出石膏或者金属等不同材质的阴模具，将按照一定比例配好的浆料或粉料置入所述的阴模具内，采用注浆、凝胶注模、模压、等静压等成形方式获得所述的陶瓷柱和陶瓷衬底联体的陶瓷素坯；将所述的陶瓷素坯烘干，修整外形，抛光，烧结，获得所述的陶瓷块。
步骤2:陶瓷块的表面处理:采用表面活化或者钝化的方法对所述的陶瓷块进行表面处理，目的是控制陶瓷块与金属基体的界面结合强度。根据陶瓷块的不同材质，采用相应的表面处理工艺。表面钝化的方法:在陶瓷块表面覆盖上氧化铁、氧化锆、氧化镁、氧化钛等氧化物薄膜，来减缓含有A1203、Ti3SiC2, SiC、ZrO2等材料的陶瓷块与金属熔液发生化学腐蚀；表面活化的方法:在陶瓷块表面覆盖上氧化铬、氧化钇、稀土氧化物、碱土氧化物等薄膜，来增加含有SiC、B4C, TiB2, Si3N4, ZrB2等材料的陶瓷块与金属基体的润湿性，提高陶瓷/金属的界面强度；
步骤3:闸片的铸造:将经过了步骤2的陶瓷块按照设计要求固定在内壁喷涂了氮化硼等脱模剂的铸腔内，陶瓷块占复合材料的体积百分比为59Γ80%，采用常压铸造、低压铸造、负压铸造、差压铸造、重力-电磁场铸造或负压-电磁场铸造等技术，将熔融金属浇铸于所述的铸腔内，将陶瓷块与金属基体复合为一体获得闸片。根据不同的金属基体材料而采用相应的铸造工艺。如:对于铝合金、镁铝合金采用常压铸造、低压铸造、负压铸造、差压铸造、重力-电磁场铸造或负压-电磁场铸造等铸造工艺，浇铸温度为55(Γ750 V ;对于铜合金采用常压铸造、低压铸造、负压铸造、差压铸造、重力-电磁场铸造或负压-电磁场铸造等铸造工艺，浇铸温度为100(Γ1400 V ;对于钛合金采用低压铸造、差压铸造、重力-电磁场铸造、负压-电磁场铸造等铸造工艺，浇铸温度为180(Γ2100 V ;对于铸铁、铸钢材料采用负压铸造、低压铸造、差压铸造、重力-电磁场铸造、负压-电磁场铸造等铸造工艺，浇铸温度为 1300 1700 0C0步骤4:闸片的精密加工:所述闸片盘环的表面粗糙度要达到Ra 3.2以上，经过探伤检测无裂纹；
步骤5:闸片的热处理:以陶瓷增强铜合金闸片为例，采用淬火、回火等热处理工艺；以陶瓷增强铝合金闸片为例，采用Τ6、Τ61等热处理工艺；其他的闸片则根据不同的金属基体材料，采用相应的热处理工艺。所述的闸片可与铸钢(或铸铁、铸铝)制动盘、陶瓷颗粒或陶瓷网络增强铝基(或镁基、铜基、钛基、钢基等)制动盘、碳碳制动盘和碳陶瓷制动盘组成摩擦副。使用本发明可以达到以下有益效果:1、直接将陶瓷块置入铸腔内固定，这大大方便了陶瓷增强金属复合材料大试样的工程化制备，减少了陶瓷块在金属液冲刷下的移动，提高了金属基复合材料陶瓷增强体的宏观均匀性。2、对陶瓷块进行表面处理，能够获得更优良的陶瓷/金属界面结合，有利于提高复合材料闸片的摩擦性能。3、摩擦块之间的间隙宽度为:Γ8 mm的设计，使得闸片在制动时产生的摩擦热和磨擦的碎屑很容易被带走，获得更好的耐磨性和抗热衰退能力。


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图1是本发明的正视图。图2是本发明的后视立体结构图。图3是本发明的一种圆形衬底的六边形柱阵列联体陶瓷块立体结构图。图4是本发明的一种矩形衬底的矩形柱阵列联体陶瓷块立体结构图。图5是本发明的一种六边形衬底的矩形柱阵列联体陶瓷块立体结构图。图6是本发明的一种圆形衬底的矩形柱阵列联体陶瓷块立体结构图。图7是本发明的一种椭圆形衬底在矩形柱阵列中部的联体陶瓷块立体结构图。图8是本发明的一种圆形衬底的不同长径比椭圆形柱阵列联体陶瓷块立体结构图。图9是本发明的一种圆形衬底的不等高圆形柱阵列联体陶瓷块立体结构图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细描述。如图f图9所示，本发明包括摩擦块1，基板3和散热片4组成，并铸造成一个整体。摩擦块I由陶瓷块2增强金属复合材料构成，摩擦块I与摩擦块I间的有一定宽度的间隙。陶瓷块2由按一定规则的柱形陶瓷阵列6和与之连接的陶瓷衬底5的联体陶瓷素坯经烧结得到。联体陶瓷素坯可由注浆，凝胶注模，模压，等静压等方式成形。采用常压、低压、负压、差压、重力-电磁场联合、负压-电磁场联合等铸造技术将熔融金属浇铸于固定有陶瓷块2的铸腔内，将陶瓷块与金属复合成闸片。用于制备上述的闸片方法，具体的实施例如下:
实施例1:柱形阵列联体SiC陶瓷块增强铜基复合材料闸片的制备方法步骤1:柱形阵列联体SiC陶瓷块的制备:按照需要得到SiC陶瓷柱6的横截面为3的圆形和纵截面为4X 10的矩形，柱间距为3 mm，沿着X轴与y轴等间距阵列方式，陶瓷衬底5厚度为2.5 mm。根据碳化硅烧结时收缩率是17 20%，制备出合适的石膏材质的阴模，将按照一定比例配好的碳化硅浆料置入于阴模具内，经注浆成形获得联体陶瓷素坯。将联体陶瓷素坯进行烘干，修整外形，抛光，在195(T2100 °C，采用无压烧结工艺，保温3(T60 min，获得陶瓷块。步骤2:柱形阵列联体SiC陶瓷块的表面处理:将烧结后的SiC陶瓷块进行清洗，利用溶胶-凝胶法制备氢氧化钛溶胶，利用提拉法将氢氧化钛溶胶涂敷于清洗后的SiC陶瓷块的表面，薄膜厚度为5(Γ500 μπι，待干燥后置于125(T1400 °C的箱式炉中，保温30飞0min进行热处理获得氧化钛薄膜。步骤3:闸片的铸造:将表面包覆氧化钛薄膜的SiC陶瓷块在钢模具铸腔内规则排布并固定。在118(T1280 °C的浇铸温度下，采用负压铸造方法将铝青铜浇铸于设有柱阵列联体SiC陶瓷块的预热好的钢模具铸腔内，将陶瓷阵列与铝青铜合金复合为一体制备出闸片。可在铝青铜合金熔液中加入质量百分比0.19Γ5%的过渡族和稀土等元素来提高SiC与铜合金的界面强度。步骤4:闸片的精密加工:闸片的盘环表面粗糙度Ra 0.8^3.2，经过探伤检测无裂纹。
步骤5:闸片的热处理:闸片采用淬火+回`火热处理工艺，热处理后，闸片的断裂强度达到 390 MPa。经过测试，闸片与铸钢组成的摩擦副在时速380 km/h实施紧急制动后，闸片摩擦面最高温度为680 1:，而热应力120 10^，磨损率0.03 μ m/次，无掉粉掉渣现象。
实施例2:柱形阵列联体B4C陶瓷块增强铜基复合材料闸片的制备方法步骤1:柱形阵列联体B4C陶瓷块的制备:按照需要得到横截面为边长3 mm的六边形，高度为12 mm的B4C陶瓷柱6，柱间距为4 mm，沿着x轴与y轴等间距阵列方式，陶瓷衬底5厚度为2 mm，根据B4C烧结时收缩率If 22%，制备出合适的钢材质的阴模。将按照一定比例配好且经过造粒的B4C粉体置入阴模具内，采用100 200 MPa的压力成形后取出生坯，装入软模套再利用等静压成形，压力为150 ^250 MPa，获得联体陶瓷素坯。将联体陶瓷素坯进行烘干，修整外形，抛光，在2000 2200 °C，采用无压烧结工艺，保温30 60 min后获得B4C陶瓷块。步骤2:柱阵列联体B4C陶瓷块的表面处理:将烧结后的B4C陶瓷块进行清洗，利用溶胶-凝胶法制备氧化钇溶胶，利用提拉法将氧化钇溶胶涂敷于清洗后的B4C陶瓷块的表面，待干燥后置于85(T1000 °C的箱式炉中，保温3(T60 min进行热处理获得氧化钇薄膜。步骤3:闸片的铸造:在约100(T1380 °C的浇铸温度下，采用重力铸造方法将锡青铜，浇铸于设有柱阵列联体B4C陶瓷块的预热好的钢模具铸腔内，将陶瓷阵列与锡青铜合金复合为一体获得闸片铸件。为了提高B4C与铜合金的界面结合力，可在铜合金熔液中加入质量百分比0.19Γ5%的过渡族元素Ti和稀土元素Y和La等。步骤4:闸片的精密加工:闸片的盘环表面粗糙度在Ra 0.8^1.6以上，经过探伤检测无裂纹。步骤5:闸片的热处理:闸片采用淬火+回火热处理工艺，热处理后，闸片断裂强度达到 420 MPa。经过测试，闸片与SiC陶瓷增强铝基制动盘组成的摩擦副在380 km/h实施紧急制动后，闸片最高温度为630 1:，热应力112 10^，磨损率0.02 μ m/次，无掉粉掉渣现象。
实施例3:柱形阵列联体TiB2陶瓷块增强铁基复合材料闸片的制备方法与实施例1不同的是TiB2陶瓷块的横截面为不同长径比的椭圆和纵截面为3X12的矩形，柱间距为3 mm,沿着X轴与y轴等间距阵列方式，陶瓷衬底5厚度为3 mm。采用负压一电磁场联合铸造方法将20Cr钢浇铸于设有柱阵列联体TiB2陶瓷块的预热好的覆膜砂模具铸腔内，将陶瓷阵列与钢复合为一体获得闸片。负压-电磁场联合铸造提高了熔液的流动性和充型能力，细化了晶粒，并大大降低了铸件的缺陷。经过精密加工和淬火+退火热处理·后，铝基强度达到375 MPa。经过测试，闸片与三维网络SiC陶瓷增强铸钢基制动盘组成的摩擦副在时速380km/h实施紧急制动后，闸片摩擦面最高温度为580 1:，热应力190 10^，磨损率0.018 μ m/次，未产生可见热裂纹，表现出良好的摩擦性能。实施例4 =Al2O3, Si3N4, Ti3SiC2, TiC, ZrB2和TiB2陶瓷柱阵列联体增强铝镁基复合材料闸片的制备方法
步骤1:柱形阵列的联体Al2O3, Si3N4, Ti3SiC2, TiC, ZrB2和TiB2陶瓷块的制备:按照需要得到横截面为边长5 mm菱形，高度30 mm的Al2O3, Si3N4, Ti3SiC2和TiB2的陶瓷柱2。柱间距为2 mm,沿着X轴与y轴非等间距阵列方式,陶瓷衬底5厚度为4 mm,陶瓷衬底5的形状可以为矩形、六边形或椭圆形。根据三种陶瓷柱烧结时收缩率，制备出各自合适的钢材质的阴模。将按照一定比例配好且经过造粒的粉体置入阴模具内，采用150 ^250 MPa压力等静压成形获得联体陶瓷素坯。将联体陶瓷素坯进行烘干，修整外形，抛光，在175(Γ2100°C，采用热压或者无压烧结工艺获得四种陶瓷块。步骤2:陶瓷块的表面处理:首先将采用溶胶-凝胶法制备氢氧化镁溶胶，用提拉将溶胶涂敷于清洗后的四种陶瓷柱表面，待干燥后置于80(Γ1200 V的真空炉内，保温30 60 min，获得氧化镁薄膜。步骤3:闸片的铸造:在68(T720 °C的浇铸温度下，采用差压铸造方法将熔融镁铝合金(牌号为AZ91D)浇铸于设有陶瓷柱阵列的预热好的金属铸型内，将陶瓷阵列与铝镁合金复合为一体获得闸片铸件。为了提高这四种陶瓷与镁铝合金的界面强度，可在熔液中加入质量百分比0.1°/Γ5%的Cr，Ti，Zr，Mn等元素。精密加工后，采用Τ6热处理工艺获得闸片成品。经过测试，闸片与碳-碳化硅制动盘组成摩擦副在380 km/h实施紧急制动后，闸片摩擦面温度480°C，摩擦面有深度0.5mm的犁沟，磨损率0.024 μ m/次，摩擦系数为0.34，未产生可见热裂纹。实施例5:柱形阵列的联体SiC陶瓷块增强钛基复合材料闸片的制备方法与实施例1不同的是SiC采用凝胶铸模的方式成形，SiC陶瓷块的陶瓷柱6的横截面为边长4 mm的正方形,高度为16 mm,柱间距为3 mm,沿着x轴与y轴按照非等间距阵列方式，陶瓷衬底5厚度为5 _，位置在柱状碳化硅的中部。采用差压铸造方法将钛合金，浇铸于设有柱阵列联体SiC陶瓷块的预热好的钢模具铸腔内，将陶瓷阵列与钛合金复合为一体获得得到闸片铸件。经过精密加工和热处理后，闸片强度达到450 MPa。热处理工艺为固溶处理，温度为890°C，保温60 min,空冷或快冷。经过测试，闸片与碳-碳制动盘组成摩擦副在380 km/h实施紧急制动后，闸片摩擦面温度750°C，摩擦面有深度0.2 mm的犁沟，磨损率0.04 μ m/次，摩擦系数为0.31，摩擦面可见机械混合层，厚度约为50 ym，未产生可见热裂纹。实施例6:阵列的SiC陶瓷柱增强Fe基复合材料闸片的制备方法
步骤1:SiC采用凝胶铸模的方式成形，SiC陶瓷块的陶瓷柱6的横截面是5的圆形和纵截面为5X25的矩形，柱间距为8 mm，沿着X轴与y轴等间距阵列方式，陶瓷衬底5厚度为 5 mnin步骤2:将烧结后的SiC陶瓷块进行清洗，利用溶胶-凝胶法制备氢氧化铁溶胶，利用提拉法将氢氧化钛溶胶涂敷于清洗后的SiC陶瓷块的表面，薄膜厚度为5(Γ500 μ m,待干燥后置于125(T1400 °C的箱式炉中，保温3(T60 min进行热处理获得氧化铁薄膜。步骤3:采用差压铸造方法将40Cr钢，浇铸于设有柱阵列的联体SiC陶瓷块的预热好的钢模具铸腔内，将陶瓷阵列与铸钢复合为一体获得得到闸片铸件。经过精密加工和常规的退火热处理后，钢基强度达到650 MPa。实施例7:阵列的SiC陶瓷柱增强铝基复合材料闸片的制备方法
与实施例1和3不同的是采用常压铸造方法，`在120(Γ1350 1:时，将铜合金浇铸于设有柱阵列的联体SiC陶瓷块的预热好的钢模具铸腔内，将陶瓷阵列与铝复合为一体获得得到闸片铸件。经过精密加工和淬火+退火热处理后，闸片强度达到360 MPa。
这种方法简单，但闸片强度和摩擦性能低于实施例1。本发明并不局限于上述的具体实施方案，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的、而不是限制性的，如采用不同的陶瓷种类或组合、以及不同形状的联体陶瓷增强体、金属基体材料、铸造工艺制备具有不同陶瓷增强位置的陶瓷阵列增强金属基闸片的制备方案，均属于本发明范畴内。
权利要求
1.一种用于高速列车的陶瓷/金属复合材料闸片，其特征在于:所述的闸片包括摩擦块(1)、基板⑶和散热片(4)，摩擦块⑴由规则排列的陶瓷块(2)增强金属复合材料构成，陶瓷块(2)由陶瓷衬底(5)上设有若干根规则排列的陶瓷柱(6)构成，摩擦块(1)、网状的散热片(4)分别设在基板(3)的两侧面。
2.根据权利要求1所述的一种用于高速列车的陶瓷/金属复合材料闸片，其特征在于:所述的摩擦块(I)可设成圆形或多边形。
3.根据权利要求1所述的一种用于高速列车的陶瓷/金属复合材料闸片，其特征在于:所述摩擦块(I)与摩擦块(I)之间的间隙宽度在3 8mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于高速列车的陶瓷/金属复合材料闸片，其特征在于:所述的陶瓷柱(6)和陶瓷衬底(5)为同一材质，是一个整体，由A1203、SiC、B4C, Si3N4,Ti3SiC2, TiB2, ZrB2, TiC、ZrO2中的一种单相或复相构成。
5.根据权利要求1所述的一种用于高速列车的陶瓷/金属复合材料闸片，其特征在于:所述的陶瓷柱(6)的横截面可以是圆形、椭圆形、菱形、正方形或六边形；所述的陶瓷柱(6)的纵截面可以是梯形，正方形或矩形；所述的陶瓷衬底(5)的横截面可以是圆形、椭圆形、菱形、正方形或六边形。
6.根据权利要求1所述的一种用于高速列车的陶瓷/金属复合材料闸片，其特征在于:所述的陶瓷块(2)由一定规则的柱形陶瓷阵列和与之相连接的陶瓷衬底的联体陶瓷素坯通过烧结工艺得到，所述的联体陶瓷素坯可由注浆、凝胶注模、模压静压等方式成形，所述的陶瓷块采用表面活化或者钝化的方法进行表面处理。
7.根据权利要求1所述的一种用于高速列车的陶瓷/金属复合材料闸片，其特征在于:所述的摩擦块的金属材质为铝合金、镁铝合金、钛合金、铜合金、铸钢或铸铁中的一种或多种的复合。
8.一种制备如权利要求1所述的一种用于高速列车的陶瓷/金属复合材料闸片，其特征在于:所述的闸片制备方法具体步骤如下: 步骤1:陶瓷块的制备:按照陶瓷柱￠)的横截面和纵截面的几何形状、间距、阵列方式的不同，制备出石膏或者金属等不同材质的阴模具，将按照一定比例配好的浆料或粉料置入所述的阴模具内，采用注浆、凝胶注模、模压、等静压等成形方式获得所述的陶瓷柱(6)和陶瓷衬底(5)联体的陶瓷素坯；将所述的陶瓷素坯烘干，修整外形，抛光，烧结，获得所述的陶瓷块。
步骤2:陶瓷块的表面处理:采用表面活化或者钝化的方法对所述的陶瓷块进行表面处理，目的是控制陶瓷块与金属基体的界面结合强度。根据陶瓷块的不同材质，采用相应的表面处理工艺。表面钝化的方法:在陶瓷块表面覆盖上氧化铁、氧化锆、氧化镁、氧化钛等氧化物薄膜，来减缓含有A1203、Ti3SiC2, SiC、ZrO2等材料的陶瓷块与金属熔液发生化学腐蚀；表面活化的方法:在陶瓷块表面覆盖上氧化铬、氧化钇、稀土氧化物、碱土氧化物等薄膜，来增加含有SiC、B4C、TiB2、Si3N4、ZrB2等材料的陶瓷块与金属基体的润湿性，提高陶瓷/金属的界面强度； 步骤3:闸片的铸造:将经过了步骤2的陶瓷块按照设计要求固定在内壁喷涂了氮化硼等脱模剂的铸腔内，陶瓷块占复合材料的体积百分比为5% 80%，采用常压铸造、低压铸造、负压铸造、差压铸造、重力-电磁场铸造或负压-电磁场铸造等技术，将熔融金属浇铸于所述的铸腔内，将陶瓷块与金属基体复合为一体获得闸片；根据不同的金属基体材料而采用相应的铸造工艺；如:对于铝合金、镁铝合金采用常压铸造、低压铸造、负压铸造、差压铸造、重力-电磁场铸造或负压-电磁场铸造等铸造工艺，浇铸温度为550 750°C ;对于铜合金采用常压铸造、低压铸造、负压铸造、差压铸造、重力-电磁场铸造或负压-电磁场铸造等铸造工艺，浇铸温度为1000 1400°C ;对于钛合金采用低压铸造、差压铸造、重力-电磁场铸造、负压-电磁场铸造等铸造工艺，浇铸温度为1800 2100°C ;对于铸铁、铸钢材料采用负压铸造、低压铸造、差压铸造、重力-电磁场铸造、负压-电磁场铸造等铸造工艺，浇铸温度为1300 1700°C ； 步骤4:闸片的精密加工:所述闸片盘环的表面粗糙度要达到Ra3.2以上，经过探伤检测无裂纹； 步骤5:闸片的热处理:以陶瓷增强铜合金闸片为例，采用淬火、回火等热处理工艺；以陶瓷增强铝合金闸片为例，采用T6、T61等热处理工艺；其他的闸片则根据不同的金属基体材料，采用相应的热处理工艺。
9.根据权利要求1或8所述的一种用于高速列车的陶瓷/金属复合材料闸片，其特征在于:所述的闸片可与铸钢、铸铁或铸铝制动盘、陶瓷颗粒或陶瓷网络增强铝基、镁基、铜基、钛基或钢基制动盘、 碳碳制动盘和碳陶瓷制动盘组成摩擦副。
全文摘要
一种用于高速列车的陶瓷/金属复合材料闸片及其制备方法，属于高速制动技术领域。现有高速列车闸片存在着热稳定性差、摩擦系数低、摩损率高、抗热衰减性差、寿命短的缺陷。本发明包括摩擦块、基板和散热片，摩擦块由陶瓷块增强金属复合材料构成，摩擦块之间的间隙宽度在3~8mm，陶瓷块由按一定规则的陶瓷柱和与之连接的陶瓷衬底的联体陶瓷素坯经烧结得到，联体陶瓷素坯可由注浆，凝胶注模，模压，等静压等方式成形。本发明的制备方法步骤如下陶瓷块烧结和表面处理，闸片铸造，精密加工及热处理。本发明具有热稳定性好、摩擦系数高、磨损率低、抗热衰减性好、寿命长等特点，能对380km/h的高速列车实行有效制动。
文档编号B22D19/02GK103075445SQ20131001079
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者房明, 喻亮, 葛锦明, 张显南, 俞晓祥 申请人:浙江天乐新材料科技有限公司