钛基复合材料制动盘及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115927910A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211573422.9F16D65/12(2006.01)(22)申请日2022.12.08(71)申请人湖南湘投轻材科技股份有限公司地址416100湖南省湘西土家族苗族自治州泸溪县武溪镇金天南路(72)发明人刘春轩邱敬文涂彦蒋兆汝戴青松曹柳絮石安红兰阳春伍智敏吴云陈浩宇苏新(74)专利代理机构长沙七源专利代理事务所(普通合伙)43214专利代理师张勇邹琦(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C23C24/10(2006.01)C22C32/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称钛基复合材料制动盘及其制备方法(57)摘要本申请涉及钛基复合材料制动盘及其制备方法，该制动盘包括TiBw和TiCp增强的纯钛基复合材料结构层及与所述结构层冶金结合的TiNx和CrN增强的Ti‑Cr‑Ni基复合材料耐磨层。TiBw和TiCp增强的纯钛基复合材料结构层具有良好的高温强度和持久性以及较好的导热性，适用于长距离、长时间制动条件下的散热；TiNx和CrN增强的Ti‑Cr‑Ni基复合材料耐磨层则具有较高的硬度和良好的耐磨性以及良好的抗氧化磨损能力；上述结构层和耐磨层冶金结合，既能满足制动盘通常所需的制动性能，如耐高温、耐磨损等，又能低成本制备，适合大规模推广应用。CN115927910ACN115927910A权利要求书1/1页1.一种钛基复合材料制动盘，其特征在于，包括TiBw和TiCp增强的纯钛基复合材料结构层及与所述结构层冶金结合的TiNx和CrN增强的Ti‑Cr‑Ni基复合材料耐磨层。2.根据权利要求1所述的钛基复合材料制动盘，其特征在于，所述结构层中TiBw和TiCp的体积占比为10％～15％；所述耐磨层中TiNx和CrN的体积占比为30％～35％。3.根据权利要求1或2所述的钛基复合材料制动盘，其特征在于，所述结构层中TiBw与TiCp的摩尔比为4:1；所述耐磨层中TiNx与CrN的摩尔比为15:1。4.根据权利要求1所述的钛基复合材料制动盘，其特征在于，所述耐磨层的厚度为3mm～6mm。5.一种钛基复合材料制动盘的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供TiBw和TiCp增强的纯钛基复合材料结构层；在所述结构层表面采用等离子熔覆制备TiNx和CrN增强的Ti‑Cr‑Ni基复合材料耐磨层，得到所述结构层与所述耐磨层冶金结合的钛基复合材料制动盘。6.根据权利要求5所述的钛基复合材料制动盘的制备方法，其特征在于，所述等离子熔覆采用的原料为混合均匀的Ti粉、Ni粉和Cr粉。7.根据权利要求6所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述Ti粉的粒度为50μm～150μm；所述Ni粉的粒度为30μm～100μm；所述Cr粉的粒度为30μm～180μm。8.根据权利要求5所述的钛基复合材料制动盘的制备方法，其特征在于，所述等离子熔覆采用的保护气为氩气，等离子气为氩气，送粉气为氮气。9.根据权利要求5所述的钛基复合材料制动盘的制备方法，其特征在于，所述等离子熔覆采用多道搭接，焊接道次之间控制搭接比例为30％～40％。10.根据权利要求5～9任一项所述的钛基复合材料制动盘的制备方法，其特征在于，所述等离子熔覆的条件为：控制电流为70A～75A，电压为35V～40V，阴极等离子炬距离所述结构层的高度为10mm～15mm；焊接速度为100mm/min～120mm/min；送粉量为18g/min～25g/min；离子气为2L/min～3L/min，保护气为10L/min～15L/min，送粉气为4.0L/min～4.5L/min；摆动器摆动速度为20mm/s～25mm/s，摆动器摆动幅度为5mm～12mm。2CN115927910A说明书1/5页钛基复合材料制动盘及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及制动盘技术领域，特别是涉及钛基复合材料制动盘及其制备方法。背景技术[0002]随着城市不断扩张和人民生活水平的提高，人类对快速轨道交通和汽车的使用日益频繁，能源消耗和二氧化碳温室气体过度排放带来的气候问题日趋严重。世界各国以全球协约的方式减排温室气体，我国由此提出“碳达峰”和“碳中和”目标。车辆轻量化是减少车辆运行能耗的关键指标之一。减轻簧下制动盘重量既可提高车辆的操控性还可有效降低车辆能耗。但是当前大多数汽车和快速轨道交通制动盘仍然采用铸铁制造，其密度大、高温性能不好等缺点已经不能满足人们对车辆节能和操控的要求。开发质量轻、制动性能良好的新型材料是制动盘材料发展的必然趋势。[0003]近年来，一些新型的轻量化制动盘材料如铝基复合材料、碳/碳复合材料和陶瓷复合材料得