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汽车刹车盘用金属型铸造模具的UG设计及SiC<,p>/Al复合材料的研究
| 论文题名： | 汽车刹车盘用金属型铸造模具的UG设计及SiC<,p>/Al复合材料的研究 |
| 关键词： | 汽车刹车盘;Unigraphics软件;复合材料;铸造模具;金属型重力铸造 |
| 摘要： | 刹车盘是汽车制动系统的重要组成部分，制动性能的好坏直接关系到车辆的行驶安全。目前广泛使用的铸铁刹车盘导热率低、易热裂、耐磨性差，需要加以改进。通过查阅国内外大量相关资料，可以看出用重量轻、性能优良的金属基复合材料刹车盘替代铸铁刹车盘是汽车刹车盘今后的主要发展方向。同时，汽车产业作为我国的支柱产业之一，近年来发展迅速，对刹车盘的需求量也非常巨大。因此，研究SiCp/Al复合材料汽车刹车盘具有重要意义。 针对SiCp/Al复合材料的制备工艺发展现状，SiCp/Al复合材料汽车刹车盘采用金属型重力铸造。在铸造模具设计中，缩短设计周期、优化铸造工艺具有重要意义。由于Unigraphics软件可以准确、快速地三维设计、装配金属型铸造模具以及绘制模具的二维工程图，所以选用Unigraphics软件设计金属型铸造模具。根据设计的铸造工艺方案，用Unigraphics软件设计了刹车盘金属型铸造模具。经过使用韩国Z-Cast软件进行铸件充型、凝固过程数值模拟，结果证实，铸件充型平稳，冒口补缩充分，没有明显的铸造缺陷，可见模具结构及铸造工艺设计合理。 SiC/Al之间的润湿性太差是制备SiCp/Al复合材料时面临的主要难题。为了改善SiC/Al之间的润湿性，用特殊工艺对SiC颗粒进行高温氧化、硝酸盐预处理。SiC颗粒预处理后，用搅拌铸造法成功制备了SiC含量(质量分数)分别为5％、10％和15％的SiCp/ZL114A复合材料。复合材料中SiC颗粒在基体合金中分布比较均匀。X射线衍射(XRD)分析表明，SiCp/ZL114A复合材料试样中生成了有利于增强Al对SiC润湿性与结合的界面产物Mg2Si和MgAl2O4相，而没有出现对性能有害的Al4C3相。研究发现，随着SiC含量的增加，SiCp/ZL114A复合材料的抗拉强度、屈服强度及硬度随之增加，而塑性下降。经过T6热处理后，SiC含量为15wt％的SiCp/ZL114A复合材料的抗拉强度为326MPa，屈服强度为305MPa，硬度为144HBS，伸长率为0.6％。与ZL114A合金相比，抗拉强度提高14.2％，屈服强度提高19.1％，硬度提高71.4％，而伸长率下降70％。试验制备的SiCp/ZL114A复合材料在300℃时的导热率大约是铸铁的4倍，导热性大大提高。由于时间和试验条件的限制，SiCp/ZL114A复合材料的制备工艺还需进一步优化，以提高材料的综合性能。 |
| 作者： | 谭锐 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 唐骥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 机械科学研究院 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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