鋁基復(fù)合材料汽車制動盤開發(fā)

設(shè)計開發(fā)

鋁基復(fù)合材料汽車制動盤開發(fā)

在保證汽車安全性和可靠性的前提下，實現(xiàn)汽車輕量化對于降低燃油消耗具有顯著影響。由于鋁合金密度小、比剛度大、耐腐蝕，并具有優(yōu)良的抗沖擊性能，因而成為了實現(xiàn)汽車輕量化的理想材料。目前，鋁合金已被廣泛用于車身骨架、車身面板、車輪等零部件的制造。但是，由于鋁合金材料的膨脹系數(shù)較大，受熱時的膨脹量也較大，因此無法將其應(yīng)用在汽車制動盤上實現(xiàn)制動盤的輕量化。提給出了一種鋁基復(fù)合材料，該材料可以用于汽車制動盤的制造，不會出現(xiàn)散熱不足的現(xiàn)象。

金屬基復(fù)合材料是將非金屬材料分散到金屬基體中而制成的復(fù)合材料。所提出的鋁基復(fù)合材料是將鋁合金材料作為基體、陶瓷顆粒作為非金屬材料分散到鋁合金基體中。由于陶瓷顆粒的膨脹系數(shù)較低，因而所形成鋁基復(fù)合材料的膨脹系數(shù)也較低。此外，為改善制動盤的散熱性能，需要從源頭上降低制動盤的膨脹量。因此，利用鋁基復(fù)合材料設(shè)計的制動盤是將原本的實心結(jié)構(gòu)改變?yōu)榭招慕Y(jié)構(gòu)，如圖1所示。通過試驗對鋁基復(fù)合材料制動盤的有效性進(jìn)行了測試。進(jìn)行了摩擦測試和高溫衰退測試，所有測試均在測功機(jī)上進(jìn)行，并在制動盤上安裝熱電偶進(jìn)行溫度測量。測試時，汽車分別從48.3km/h、96.6km/h、128.7km/h和160.9km/h開始制動，前兩種車速下的制動測試進(jìn)行6次，后兩種車速下的制動測試進(jìn)行4次。測試結(jié)果表明，在48.3km/h和96.6km/h車速下，制動盤的平均摩擦因數(shù)在4.0～4.4范圍內(nèi)變化，而在128.7km/h和160.9km/h車速下，制動盤的平均摩擦因數(shù)顯著下降。熱電偶測量結(jié)果表明，高車速下制動盤平均摩擦因數(shù)下降時，制動盤的溫度也較高，即制動盤發(fā)生了熱衰退。但是，與傳統(tǒng)鑄鐵制動盤相比，鋁基復(fù)合材料制動盤的熱衰退性能較小，質(zhì)量減輕了50%～60%。

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

編譯：陳丁躍