鋁基復合材料汽車制動盤開發

設計開發

鋁基復合材料汽車制動盤開發

在保證汽車安全性和可靠性的前提下，實現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，并具有優良的抗沖擊性能，因而成為了實現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較大，受熱時的膨脹量也較大，因此無法將其應用在汽車制動盤上實現制動盤的輕量化。提給出了一種鋁基復合材料，該材料可以用于汽車制動盤的制造，不會出現散熱不足的現象。

金屬基復合材料是將非金屬材料分散到金屬基體中而制成的復合材料。所提出的鋁基復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較低，因而所形成鋁基復合材料的膨脹系數也較低。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，利用鋁基復合材料設計的制動盤是將原本的實心結構改變為空心結構，如圖1所示。通過試驗對鋁基復合材料制動盤的有效性進行了測試。進行了摩擦測試和高溫衰退測試，所有測試均在測功機上進行，并在制動盤上安裝熱電偶進行溫度測量。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行6次，后兩種車速下的制動測試進行4次。測試結果表明，在48.3km/h和96.6km/h車速下，制動盤的平均摩擦因數在4.0～4.4范圍內變化，而在128.7km/h和160.9km/h車速下，制動盤的平均摩擦因數顯著下降。熱電偶測量結果表明，高車速下制動盤平均摩擦因數下降時，制動盤的溫度也較高，即制動盤發生了熱衰退。但是，與傳統鑄鐵制動盤相比，鋁基復合材料制動盤的熱衰退性能較小，質量減輕了50%～60%。

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

編譯：陳丁躍