泡沫陶瓷增强轻金属复合材料摩擦离合片、制动盘的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种泡沫陶瓷增强轻金属复合材料摩擦离合片、制动盘，属于摩擦离合片、制动领域。
【背景技术】
[0002]随着现代航天航空、高速铁路、公路交通及风力发电等领域的快速发展，对摩擦离合片及制动系统的重量、安全、振动和噪声问题越来越关注。特别是在高速重载工况下，在不影响摩擦离合片及制动性能的前提下，对摩擦离合片及制动系统减重、减震、降噪、安全、舒适、耐磨的要求越来越高。一些功能与结构一体化的新型材料，因其显著的减震、降噪，、质轻及卓越的摩擦、磨损性能吸引了国内外学者的关注。
[0003]传统的钢铁材料制动盘、碳/碳复合材料制动盘、碳/陶复合材料制动盘、陶瓷颗粒增强铝合金复合材料制动盘及在金属表面涂覆耐磨层以提高耐磨性的制动盘，虽各有其优缺点，但寻求一种整体性能良好的制动盘仍然成为业内研究的热点。
[0004]利用泡沫陶瓷特殊的拓扑几何结构所具有的各向同性及阻尼特性，与导热性、散热性、机械强度良好的铝合金复合制作摩擦离合片、制动盘，是本实用新型人的一项实用新型。
[0005]本实用新型人2014年4月22日所报《一种用于轨道交通车辆的Al/SiC和Cu/SiC复合材料摩擦副及其制备方法》专利，更多涉及的的摩擦对偶及制备，而且只涉及了单摩擦面层结构制动盘，而没有涉及双摩擦面层通风盘结构摩擦离合片、制动盘及双摩擦面层通体盘结构摩擦离合片、制动盘，摩擦面层中碳化硅泡沫陶瓷的厚度缺少5_以下部分，并且只涉及铝合金材料而缺少其它轻金属材料，制作方法也只有低压铸造一次成型，而缺少其它成型方式。
[0006]本实用新型人2014年5月9日所报《一种公路车辆用碳化硅泡沫陶瓷/铝合金复合材料制动盘及制备方法》专利中，只涉及双摩擦面层通风盘结构制动盘，而没有单摩擦面层结构摩擦离合片、制动盘及双摩擦面层通体盘结构摩擦离合片、制动盘，摩擦面层中碳化硅泡沫陶瓷的厚度缺少5_以下部分，并且只涉及铝合金材料而缺少其它轻金属材料，制作方法只有低压铸造一次成型，而缺少其它的成型方式。
[0007]因此，尽快完善摩擦面层中碳化硅泡沫陶瓷的厚度缺失；完善制动盘不同摩擦面层的结构形式；完善制动盘金属基体所用材料；完善不同的成型方法；及完善制动盘金属基体强度的增强方法，成为了本实用新型人的首要工作。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的在于提供一种泡沫陶瓷增强轻金属复合材料摩擦离合片、制动盘，可满足于包含但不局限于飞机、轨道交通车辆、公路交通车辆、船舶等运动机械设备的摩擦离合、制动需求。
[0009]为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下:
[0010]一种泡沫陶瓷增强轻金属复合材料摩擦离合片、制动盘，其关键技术点在于，其包括金属基体，所述金属基体设有一个或两个摩擦面层，所述摩擦面层为泡沫陶瓷增强轻金属复合材料摩擦面层。
[0011]作为本实用新型进一步的改进，选自任一如下结构:
[0012]A.所述金属基体设有一个摩擦面层，所述金属基体包括金属盘以及设置于所述金属盘一侧的各种板状、块状、柱状散热筋，所述摩擦面层和所述散热筋分别设置在所述金属盘两侧；
[0013]B.所述金属基体设有两个摩擦面层，所述金属基体包括金属盘，所述两个摩擦面层分别设置在所述金属盘两侧，即俗称的通体盘结构制动盘；
[0014]C.所述金属基体设有两个摩擦面层，所述金属基体包括两个金属盘以及连接所述两个金属盘的连接体，所述两个摩擦面层分别设置在所述金属盘的外侧，所述连接体为各种板状、块状、柱状散热筋，即俗称的通风盘结构制动盘。
[0015]作为本实用新型进一步的改进，摩擦面层开设有通风槽和/或通风孔，所述通风槽沿摩擦面层的径向方向开设，所述通风槽在径向方向为直线或是曲线形状，所述通风孔沿摩擦面层的轴向方向开设，所述通风孔为通孔和/或非通孔。
[0016]作为本实用新型进一步的改进，所述摩擦面层包括一块或多块平面布设的厚度为2~9mm的泡沫陶瓷增强轻金属复合材料。
[0017]作为本实用新型进一步的改进，所述泡沫陶瓷增强轻金属复合材料包括泡沫陶瓷和填充于所述泡沫陶瓷内的轻金属。
[0018]所述泡沫陶瓷是采用前驱体法、模板法、发泡法、3D打印等方法制备的在三维方向上既无规则又互联互通的陶瓷骨架空腔单元特殊的拓扑几何结构形式的排列组合。所述陶瓷骨架空腔单元在二维xy、xz、yz方向上的面积为1~16 mm2，z方向的高度为2~9 mm。陶瓷骨架的筋的截面，依制备方法不同，有空心的及实心的之分。
[0019]作为本实用新型进一步的改进，所述泡沫陶瓷占复合材料摩擦面层面积的5-60 %，轻金属占制动盘复合材料摩擦面层面积的95~40 %。
[0020]作为本实用新型进一步的改进，所述泡沫陶瓷由选自碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、氧化物陶瓷和金属陶瓷任一种或两种以上的复相陶瓷、塞隆(Sialon)陶瓷制成。所述碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、氧化物陶瓷，除使用液相烧结方法制备的陶瓷外，其他的都是单项陶瓷含量在95%以上的高纯工业陶瓷。
[0021]作为本实用新型进一步的改进，所述泡沫陶瓷增强轻金属复合材料中的轻金属包括钛、镁、铝及其合金，以及添加其它材料增强的轻金属及其合金。所述的添加其他材料增强的轻金属选自添加石墨、纳米碳管或各种陶瓷颗粒增强的轻金属。
[0022]作为本实用新型进一步的改进，所述金属基体的材质可以是各种黑色金属、轻金属钛、镁、铝及其合金，以及添加其它材料增强的轻金属及其合金。所述的添加其他材料增强的轻金属选自添加石墨、纳米碳管或各种陶瓷颗粒增强的轻金属。
[0023]作为本实用新型进一步的改进，通过以下任一种方法制备:
[0024]方法一:将泡沫陶瓷放入模具，添加加热后的轻金属，经挤压、模锻、铸造等工艺中之一种或多种一次成型完成；
[0025]方法二:将泡沫陶瓷和增强金属基体强度用的金属网格放入模具，添加加热后的轻金属，经挤压、模锻、铸造等工艺中之一种或多种一次成型完成；
[0026]方法三:
[0027]a.先将泡沫陶瓷放入模具，添加加热后的轻金属，经挤压、模锻、铸造等工艺中之一种或多种制备成复合材料摩擦面层；
[0028]b.然后将加热后的金属基体材质物料，放入模具中，经挤压、模锻、铸造等工艺中之一种或多种制备成金属基体；
[0029]c.最后将复合材料摩擦面层和金属基体通过镶嵌、焊接、复合铸造、铆接等工艺中之一种或多种二次成型完成。
[0030]方法四:
[0031]a.先将泡沫陶瓷放入模具，添加加热后的轻金属，经挤压、模锻、铸造等工艺中之一种或多种制备成复合材料摩擦面层；
[0032]b.将增强金属基体强度用的金属网格放入模具中，加入加热后的金属基体材质物料，经挤压、模锻、铸造等工艺中之一种或多种制备成金属基体，
[0033]c.最后将复合材料摩擦面层和金属基体通过镶嵌、焊接、复合铸造、铆接等工艺中之一种或多种二次成型完成。
[0034]所述的增强金属基体强度用的金属网格选自边框厚度0.5~3 mm、高度2~30 mm，每平方厘米有1~30个网格的网格状金属。
[0035]与现有技术相比，本实用新型所取得的有益效果如下:
[0036]1.本实用新型充分发挥工业陶瓷高硬度、高耐磨、耐高温，及轻金属质轻、减重、强度高、韧性好的特点，通过适