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专利号: 2019103952945
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种高速重载列车用铝基钛面制动盘,包括制动盘基体,其特征在于,所述制动盘基体为铝合金制动盘基体,所述铝合金制动盘基体上复合有一层耐磨层,所述耐磨层为钛合金材料,所述铝合金制动盘基体与耐磨层之间还设有过渡层,所述耐磨层和过渡层采用喷射成形3D打印技术与所述铝合金制动盘基体冶金结合;所述耐磨层厚度为4 10mm,所述过~渡层的厚度为1 4mm。

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2.根据权利要求1所述高速重载列车用铝基钛面制动盘,其特征在于,所述耐磨层厚度为6mm。

3.根据权利要求1所述高速重载列车用铝基钛面制动盘,其特征在于,所述过渡层的厚度为2mm。

4.根据权利要求1所述高速重载列车用铝基钛面制动盘,其特征在于,所述过渡层由以下质量百分比的合金成分制成:Ti:1 10%,Cu:1 8%,Mn:0.1 1%,V:0.5 2.0%,余量为Al,上~ ~ ~ ~述所有合金成分之和为100%。

5.根据权利要求4所述高速重载列车用铝基钛面制动盘,其特征在于,所述过渡层的制备方法如下:将Al加热升温熔化至液态,在750℃ 850℃范围内按比例依次加入含Ti、Cu、~Mn、V的中间合金,不断搅拌形成成分均匀的液体金属,静置15 20min;向上述液体金属中通~入纯度为99.9%的无水高纯氮气除渣,时间为40 60min,将打渣剂加到液体金属表面,静置~

15 25min后扒渣,得到合金熔体;采用铝合金喷射成形设备直接在制动盘铝基体上进行喷~射成形3D打印,制备出高速重载列车制动盘过渡层,喷射成形过程中氮气的压力为1.0~

2.0Mpa,氮气的温度为-25 -15℃,所述合金熔体的喷射温度为800 850℃,冷却速度约为10 ~ ~

3 10 5K/s;喷射距离为200 300mm。

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6.根据权利要求1所述高速重载列车用铝基钛面制动盘,其特征在于,所述耐磨层用钛合金材料由以下质量百分比的合金成分组成:Al:1 8%,V:1 6%,陶瓷颗粒:1 8%,Ti余量,上~ ~ ~述所有组分之和为100%。

7.根据权利要求6所述高速重载列车用铝基钛面制动盘,其特征在于,所述陶瓷颗粒为WC、SiC或Al2O3中的任一种,所述陶瓷颗粒的粒度为50 150目。

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8.根据权利要求6所述高速重载列车用铝基钛面制动盘,其特征在于,所述耐磨层用钛合金材料的制备方法如下:将除陶瓷颗粒以外的原料加入气氛保护熔炼炉中,通入保护气体后升温至1700 1900℃,熔炼处理40 70min,然后精炼处理30 40min,采用可添加陶瓷颗~ ~ ~粒的喷射成形设备,将钛合金液和陶瓷颗粒直接在制动盘过渡层上进行喷射成形3D打印,得到陶瓷颗粒增强钛合金耐磨层;优选地,所述保护气体为无水氮气、无水氩气。

9.根据权利要求8所述高速重载列车用铝基钛面制动盘,其特征在于,所述喷射成形过程中氮气或氩气的压力为2 3Mpa,氮气或氩气的温度为-20 -10℃,所述合金熔体的喷射温~ ~度为2000 2100℃,冷却速度约为103 105K/s,喷射距离为300 500mm。

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10.根据权利要求1 9任一项所述高速重载列车用铝基钛面制动盘的成型方法,其特征~在于,包括以下步骤:

S1.铝合金制动盘基体成型:以2024铝合金为原材料在熔炼炉中进行熔炼,除渣后静置

10 20分钟,采用铝合金喷射成形设备对合金熔体进行喷射成形,喷射成形过程中氮气的压~力为1.5 2.5Mpa,氮气的温度为-20 -10℃,所述合金熔体的喷射温度为720 750℃,冷却速~ ~ ~度约为103 105K/s,喷射距离为300 500mm,即得;

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S2.过渡层成型:对铝合金制动盘基体表面清洗、去油、打毛处理,然后将过渡层材料通过喷射成形3D打印技术喷射到铝合金制动盘基体上形成过渡层;

S3.耐磨层成型:将上述钛合金制动面层材料通过喷射成形3D打印技术喷射到过渡层上形成耐磨层。