铝基复合材料汽车制动盘开发

设计开发

铝基复合材料汽车制动盘开发

在保证汽车安全性和可靠性的前提下，实现汽车轻量化对于降低燃油消耗具有显著影响。由于铝合金密度小、比刚度大、耐腐蚀，并具有优良的抗冲击性能，因而成为了实现汽车轻量化的理想材料。目前，铝合金已被广泛用于车身骨架、车身面板、车轮等零部件的制造。但是，由于铝合金材料的膨胀系数较大，受热时的膨胀量也较大，因此无法将其应用在汽车制动盘上实现制动盘的轻量化。提给出了一种铝基复合材料，该材料可以用于汽车制动盘的制造，不会出现散热不足的现象。

金属基复合材料是将非金属材料分散到金属基体中而制成的复合材料。所提出的铝基复合材料是将铝合金材料作为基体、陶瓷颗粒作为非金属材料分散到铝合金基体中。由于陶瓷颗粒的膨胀系数较低，因而所形成铝基复合材料的膨胀系数也较低。此外，为改善制动盘的散热性能，需要从源头上降低制动盘的膨胀量。因此，利用铝基复合材料设计的制动盘是将原本的实心结构改变为空心结构，如图1所示。通过试验对铝基复合材料制动盘的有效性进行了测试。进行了摩擦测试和高温衰退测试，所有测试均在测功机上进行，并在制动盘上安装热电偶进行温度测量。测试时，汽车分别从48.3km/h、96.6km/h、128.7km/h和160.9km/h开始制动，前两种车速下的制动测试进行6次，后两种车速下的制动测试进行4次。测试结果表明，在48.3km/h和96.6km/h车速下，制动盘的平均摩擦因数在4.0～4.4范围内变化，而在128.7km/h和160.9km/h车速下，制动盘的平均摩擦因数显著下降。热电偶测量结果表明，高车速下制动盘平均摩擦因数下降时，制动盘的温度也较高，即制动盘发生了热衰退。但是，与传统铸铁制动盘相比，铝基复合材料制动盘的热衰退性能较小，质量减轻了50%～60%。

Taylor Erva et al. SAE 2016-01-1937.

编译：陈丁跃