專利名稱：一種用于制備高速列車制動閘片材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于制備高速列車制動閘片材料及其制備方法，屬于材料技術領域。
背景技術：
隨著列車時速的不斷提高，對列車制動系統(tǒng)的性能提出了越來越高的要求。盤型制動機是國內(nèi)外普遍使用的高速列車制動系統(tǒng)，它可滿足列車運行速度不斷提高所提出的制動要求。盤型制動元件基本組成為制動盤和制動間片。國內(nèi)外制動間片材料主要有鐵基粉末冶金材料、銅基粉末冶金材料、鋁基復合材料和C-C復合材料等。目前，國內(nèi)外時速大于200km/h的高速列車普遍采用鍛鋼制動盤和粉末冶金閘片配對的盤式制動裝置。鐵基粉末冶金制動閘片在高溫高負荷下具有強度高、熱穩(wěn)定性好、優(yōu)良的摩擦性能等特點，缺點是與制動盤具有親和性，易產(chǎn)生粘著膠合，摩擦系數(shù)波動較大，易出現(xiàn)異常磨損，產(chǎn)生噪音等。 銅基粉末冶金制動間片的摩擦系數(shù)在低速時高，高速時低且不增加磨損量，缺點是銅基制動閘片的成本較高。鋁基復合材料制動閘片和C-C復合材料制動閘片的制造成本較高，目前處于研制階段，沒有廣泛應用。因此，目前國內(nèi)外高速列車主要使用的是強度高、熱穩(wěn)定性好、摩擦性能優(yōu)良，但成本較高的銅基粉末冶金制動閘片。鋁青銅具有很高的強度、硬度、熱穩(wěn)定性、耐磨性和耐腐蝕性，是制造高速列車制動閘片的理想材料。目前國內(nèi)有多所院校和生產(chǎn)單位參與研制粉末冶金法制備鋁青銅制動閘片，并取得了一些研究成果。如李萬全在2009年10月《金屬鑄鍛焊技術》上發(fā)表題為 “鋁青銅基粉末冶金摩擦材料壓制工藝研究”的文章，分析不同工藝條件，包括粉末混和、壓制壓力、壓制方法、復壓、熱復壓等對鋁青銅基粉末冶金摩擦材料壓坯性能的影響。李萬全在2008年8月《材料熱處理》刊物上發(fā)表題為“高速列車鋁青銅基制動閘片的研制”的文章，對粉末冶金法制備高速列車鋁青銅基制動間片的成分及性能進行了研究。然而，銅合金的價格昂貴，利用鋁青銅制備的制動閘片因造價過高而無法實際應用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術存在的上述問題和缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于制備高速列車制動間片材料及其制備方法，以實現(xiàn)所制備的制動間片不僅能滿足高速列車制動系統(tǒng)的使用要求，而且制造成本低，制備工藝簡單，可規(guī)?；a(chǎn)。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案如下一種用于制備高速列車制動間片材料，由鋁合金基體和激光熔覆涂層組成，所述的激光熔覆涂層是由鋁青銅粉、二硫化鉬粉和氧化鋁粉組成，且所述涂層中的鋁青銅粉所占的質(zhì)量百分比為85 98 %，二硫化鉬粉所占的質(zhì)量百分比為1 10 %，氧化鋁粉所占的質(zhì)量百分比為1 5%。作為進一步優(yōu)選方案，所述的激光熔覆涂層的厚度為0. 5 5mm。作為進一步優(yōu)選方案，所述的鋁青銅粉、二硫化鉬粉和氧化鋁粉的粒徑均為1
310 μ m。一種所述的用于制備高速列車制動閘片材料的制備方法，是首先將鋁青銅粉、二硫化鉬粉和氧化鋁粉按比例混合均勻，然后采用預置法或同步法進行多道激光熔覆。作為進一步優(yōu)選方案，進行激光熔覆的工藝參數(shù)如下在氬氣氣氛下，控制激光功率為1000 2000W，激光掃描速率為1 3mm/s，離焦量為220 沈0讓，搭接率為40 50%。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過在鋁合金基體表面激光熔覆含鋁青銅粉的涂層技術，既解決了制動閘片所要求的高強度、硬度、熱穩(wěn)定性、耐磨性和耐腐蝕性等性能問題，又有效解決了制動閘片制造成本高的問題，用本發(fā)明所述的材料制備的制動閘片的重量可比目前廣泛使用的銅基粉末冶金制動間片減輕50 60%，而制動性能卻沒有任何改變；另外，制備本發(fā)明所述材料的原材料價廉易得，且制備工藝簡單易操作，適合規(guī)?；a(chǎn)。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細地說明。實施例1a)將粒徑均為1 ΙΟμπι的鋁青銅粉、二硫化鉬粉和氧化鋁粉按質(zhì)量百分比為 93 5 2進行行星式球磨混合均勻；b)將規(guī)格為350mmX 140mmX55mm的鑄造鋁合金塊進行酸洗處理，然后用純水清洗干凈，再在100°c下干燥汕，備用；c)將步驟a)混合均勻的粉體平鋪在經(jīng)過表面預處理的鋁合金塊表面，平鋪的粉末厚度為2. Omm ；然后在氬氣氣氛下進行多道激光熔覆掃描激光功率為1000W，激光掃描速率為2mm/s，離焦量為MOmm，搭接率為40%。經(jīng)測試所制得的激光熔覆涂層的厚度為1. 1mm，顯微硬度為413HV，涂層的摩擦系數(shù)為0. 39，能滿足制備制動閘片的性能要求。實施例2a)將粒徑均為1 ΙΟμπι的鋁青銅粉、二硫化鉬粉和氧化鋁粉按質(zhì)量百分比為 98 1 1進行行星式球磨混合均勻；b)將規(guī)格為350mmX 140mmX55mm的鑄造鋁合金塊進行酸洗處理，然后用純水清洗干凈，再在100°c下干燥汕，備用；c)將步驟a)混合均勻的粉體平鋪在經(jīng)過表面預處理的鋁合金塊表面，平鋪的粉末厚度為2. 7mm ；然后在氬氣氣氛下進行多道激光熔覆掃描激光功率為1500W，激光掃描速率為2mm/s，離焦量為MOmm，搭接率為45%。經(jīng)測試所制得的激光熔覆涂層的厚度為1. 6mm，顯微硬度為437HV，涂層的摩擦系數(shù)為0. 43，能滿足制備制動閘片的性能要求。實施例3a)將粒徑均為1 ΙΟμπι的鋁青銅粉、二硫化鉬粉和氧化鋁粉按質(zhì)量百分比為 85 10 5進行行星式球磨混合均勻；b)將規(guī)格為350mmX 140mmX55mm的鑄造鋁合金塊進行酸洗處理，然后用純水清洗干凈，再在100°c下干燥汕，備用；
c)將步驟a)混合均勻的粉體平鋪在經(jīng)過表面預處理的鋁合金塊表面，平鋪的粉末厚度為3. 2mm ；然后在氬氣氣氛下進行多道激光熔覆掃描激光功率為2000W，激光掃描速率為2mm/s，離焦量為MOmm，搭接率為50%。經(jīng)測試所制得的激光熔覆涂層的厚度為1. 9mm，顯微硬度為461HV，涂層的摩擦系數(shù)為0. 37，能滿足制備制動閘片的性能要求。另外，本發(fā)明還可采用同步法進行多道激光熔覆，在此不再一一列舉。最后有必要在此指出的是以上實施例只用于對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領域的技術人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種用于制備高速列車制動間片材料，其特征在于是由鋁合金基體和激光熔覆涂層組成，所述的激光熔覆涂層是由鋁青銅粉、二硫化鉬粉和氧化鋁粉組成，且所述涂層中的鋁青銅粉所占的質(zhì)量百分比為85 98%，二硫化鉬粉所占的質(zhì)量百分比為1 10%，氧化鋁粉所占的質(zhì)量百分比為1 5%。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于制備高速列車制動閘片材料，其特征在于所述的激光熔覆涂層的厚度為0.5 5mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于制備高速列車制動閘片材料，其特征在于所述的鋁青銅粉、二硫化鉬粉和氧化鋁粉的粒徑均為1 10 μ m。
4.一種權利要求1所述的用于制備高速列車制動閘片材料的制備方法，其特征在于 是首先將鋁青銅粉、二硫化鉬粉和氧化鋁粉按比例混合均勻，然后采用預置法或同步法進行多道激光熔覆。
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，進行激光熔覆的工藝參數(shù)如下在氬氣氣氛下，控制激光功率為1000 2000W，激光掃描速率為1 3mm/s，離焦量為220 260mm,搭接率為40 50 %。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制備高速列車制動閘片材料及其制備方法。所述材料是由鋁合金基體和激光熔覆涂層組成，所述的激光熔覆涂層是由鋁青銅粉、二硫化鉬粉和氧化鋁粉組成，且所述涂層中的鋁青銅粉所占的質(zhì)量百分比為85～98％，二硫化鉬粉所占的質(zhì)量百分比為1～10％，氧化鋁粉所占的質(zhì)量百分比為1～5％。該材料是采用多道激光熔覆工藝制備而得。本發(fā)明既解決了制動閘片所要求的高強度、硬度、熱穩(wěn)定性、耐磨性和耐腐蝕性等性能問題，又有效解決了制動閘片制造成本高的問題，且所用原材料價廉易得，制備工藝簡單易操作，適合規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號F16D69/02GK102537157SQ20121005086
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權日2012年2月29日
發(fā)明者何光志, 周劍平, 楊琪, 陳進添 申請人:上海工程技術大學, 上海核威實業(yè)有限公司