周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料制動盤的制作方法

本發明涉及周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料制動盤，屬于摩擦、制動領域。

背景技術：

隨著現代航天航空、高速鐵路、公路交通及風力發電等領域的快速發展，對摩擦離合及制動系統的重量、安全、振動和噪聲問題越來越關注。特別是在高速重載工況下，在不影響摩擦離合及制動性能的前提下，對摩擦離合及制動系統減重、減震、降噪、安全、舒適、耐磨的要求越來越高。一些功能與結構一體化的新型材料，因其顯著的減震、降噪、質輕及卓越的摩擦、磨損性能吸引了國內外學者的關注。

已有的鋼鐵材料制動盤、碳/碳復合材料制動盤、碳/陶復合材料制動盤、陶瓷顆粒增強鋁合金復合材料制動盤、泡沫陶瓷增強鋁合金復合材料制動盤及在金屬表面涂覆耐磨層以提高耐磨性的制動盤，雖各有其優缺點，但尋求一種整體性能良好的制動盤仍然成為業內研究的熱點。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料制動盤，可滿足于包含但不局限于飛機、軌道交通車輛、公路交通車輛、船舶等運動機械設備的摩擦、制動需求。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料制動盤，其關鍵技術點在于，其包括金屬基體，所述金屬基體設有一個或兩個摩擦面層，所述摩擦面層為周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料摩擦面層。

作為本發明進一步的改進，選自任一如下結構：

A．所述金屬基體設有一個摩擦面層，所述金屬基體包括金屬盤以及設置于所述金屬盤一側的各種已知形狀的散熱筋，所述摩擦面層和所述散熱筋分別設置在所述金屬盤兩側；

B．所述金屬基體設有兩個摩擦面層，所述金屬基體包括金屬盤，所述兩個摩擦面層分別設置在所述金屬盤兩側，俗稱通體盤結構制動盤；

C．所述金屬基體設有兩個摩擦面層，所述金屬基體包括兩個金屬盤以及連接所述兩個金屬盤的連接體，兩個所述摩擦面層分別設置在所述金屬盤的外側，所述連接體為各種已知形狀的散熱筋，俗稱通風盤結構制動盤。

作為本發明進一步的改進，摩擦面層開設有通風槽和/或通風孔，所述通風槽沿摩擦面層的徑向方向開設，所述通風槽在徑向方向為直線或是曲線形狀，所述通風孔沿摩擦面層的軸向方向開設，所述通風孔為通孔和/或非通孔。

作為本發明進一步的改進，所述摩擦面層包括一塊或多塊平面布設的厚度為1~9mm的周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料。

作為本發明進一步的改進，所述周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料包括周期桁架結構陶瓷骨架和與所述周期桁架結構陶瓷骨架復合在一起的輕金屬，所述周期桁架結構陶瓷骨架是由各種桁架結構陶瓷單元的周期排列而成。所述各種桁架結構陶瓷單元是截面積0.5~9 mm2、高0.5~3 mm的各種形狀的陶瓷柱、板、球、管、異形體等形成的疊層、八面體、立方、四面體、四棱錐、富勒烯及其他結構的桁架單元。

作為本發明進一步的改進，所述周期桁架結構陶瓷骨架占復合材料摩擦面層面積的5~60％，輕金屬占制動盤復合材料摩擦面層面積的95~40％。

作為本發明進一步的改進，所述周期桁架結構陶瓷骨架由選自碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、氧化物陶瓷和金屬陶瓷任一種或兩種以上的復相陶瓷、塞隆（Sialon）陶瓷制成。

作為本發明進一步的改進，所述周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料中的輕金屬包括鈦、鎂、鋁及其合金，以及添加其它材料增強的輕金屬及其合金。所述的添加其他材料增強的輕金屬及其合金選自添加石墨、納米碳管或各種陶瓷顆粒增強的輕金屬及其合金。

作為本發明進一步的改進，所述金屬基體的材質可以是各種黑色金屬、輕金屬鈦、鎂、鋁及其合金，以及添加其它材料增強的輕金屬及其合金。所述的添加其他材料增強的輕金屬及其合金選自添加石墨、納米碳管或各種陶瓷顆粒增強的輕金屬及其合金。

作為本發明進一步的改進，通過以下任一種方法制備：

方法一：

將周期桁架結構陶瓷骨架放入模具，添加加熱后的輕金屬，經擠壓、模鍛、鑄造等工藝中之一種或多種一次成型完成。

方法二：

將周期桁架結構陶瓷骨架和增強金屬基體用的金屬網格放入模具，添加加熱后的輕金屬，經擠壓、模鍛、鑄造等工藝中之一種或多種一次成型完成。

方法三：

a．先將周期桁架結構陶瓷骨架放入模具，添加加熱后的輕金屬，經擠壓、模鍛、鑄造等工藝中之一種或多種制備成復合材料摩擦面層；

b．然后將加熱后的金屬基體材質物料，放入模具中，經擠壓、模鍛、鑄造等工藝中之一種或多種制備成金屬基體；

c．最后將復合材料摩擦面層和金屬基體通過鑲嵌、焊接、復合鑄造、鉚接等工藝中之一種或多種二次成型完成。

方法四：

a．先將周期桁架結構陶瓷骨架放入模具，添加加熱后的輕金屬，經擠壓、模鍛、鑄造等工藝中之一種或多種制備成復合材料摩擦面層；

b．將增強金屬基體用的金屬網格放入模具中，添加加熱后的金屬基體材質物料，經擠壓、模鍛、鑄造等工藝中之一種或多種制備成帶有金屬網格增強的金屬基體；

c．最后將復合材料摩擦面層和帶有金屬網格增強的金屬基體通過鑲嵌、焊接、復合鑄造、鉚接等工藝中之一種或多種二次成型完成。

所述的金屬網格選自邊框厚度0.5~3 mm、高度2~30 mm，每平方厘米有1~30個網格的網格狀金屬。

與現有技術相比，本發明所取得的有益效果如下：

1．本發明充分發揮工業陶瓷高硬度、高耐磨、耐高溫，輕金屬質輕、減重、強度高、韌性好，及桁架結構阻尼特性好的特點，通過適當工藝，將工業陶瓷制備成周期桁架結構陶瓷骨架，然后與輕金屬復合，制備成兼具兩者特性、阻尼特性又好的新型制動盤。

2．本發明制動盤的摩擦面層是由周期桁架結構陶瓷骨架及與所述周期桁架結構陶瓷骨架復合在一起的輕金屬或其合金復合而成。因周期桁架結構陶瓷骨架素坯是經注漿、3D打印等成形方式得到，所以燒結后的周期桁架結構陶瓷骨架具有側壁光滑，便于澆鑄的液體金屬流動、填充致密等優點，適宜于各種擠壓、模鍛、鑄造工藝，且能降低復合材料的鑄造缺陷，提升成品率和綜合性能。

3．本發明涉及的復合材料制動盤可將金屬的優良塑性、強度與周期桁架結構陶瓷骨架的耐高溫優點、阻尼特性、承受動靜載荷、抗摩擦磨損的能力結合起來，使其具有良好的抗熱衰退性和摩擦性能，能夠長期承受很大的冷熱靜載荷和循環載荷，在航空航天、軌道及公路交通、機械等領域的摩擦離合、制動具有很好的應用前景。

4．本發明提供的制動盤，與現有在用的合成閘片、粉末冶金閘片及其它如碳/碳閘片、碳/陶閘片等做成對偶進行摩擦制動時，摩擦系數穩定在0.2~0.5之間，可完全滿足飛機、軌道交通車輛、公路交通車輛、各種運動機械等的使用要求。

附圖說明

附圖1-1為本發明實施例1的結構示意圖；

附圖1-2為本發明實施例1的側視圖；

附圖2-1為本發明實施例2的結構示意圖；

附圖2-2為本發明實施例2的剖視圖；

附圖3-1為本發明實施例3的結構示意圖；

附圖3-2為本發明實施例3的側視圖；

附圖4為本發明摩擦面層包括多塊復合材料層塊的結構示意圖；

附圖5-1為本發明摩擦面層開設直線形通風槽的結構示意圖；

附圖5-2為本發明摩擦面層開設曲線形通風槽的結構示意圖；

附圖6-1為本發明摩擦面層開設非通孔通風孔的結構示意圖；

附圖6-2為6-1中A-A剖視圖；

附圖6-3為本發明摩擦面層開設通孔通風孔的結構示意圖；

附圖6-4為6-3剖視圖；

附圖7為本發明周期桁架結構陶瓷骨架的結構示意圖；

附圖8為本發明組成周期桁架結構陶瓷骨架各種柱體形狀示意圖；

在附圖中：

1金屬基體、2摩擦面層、3散熱筋、4通風槽、5通風孔。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明進行進一步詳細的敘述。

以下實施例所用的周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料包括周期桁架結構陶瓷骨架及與所述周期桁架結構陶瓷骨架復合在一起的輕金屬，如附圖7和8所示，所述周期桁架結構陶瓷骨架是截面積0.5~9 mm2、高0.5~3 mm的各種形狀的陶瓷柱、板、球、管、異形體等形成的疊層、八面體、立方、四面體、四棱錐、富勒烯及其他結構的桁架單元的周期排列。所述周期桁架結構陶瓷骨架占復合材料摩擦面層面積的5~60％，輕金屬占制動盤復合材料摩擦面層面積的95~40％。

以下實施例中可以根據需要，在摩擦面層上開設通風槽4，如附圖5-1所示，通風槽4在徑向方向為直線形狀，如附圖5-2所示，通風槽4在徑向方向為曲線形狀。

以下實施例中可以根據需要，在摩擦面層2上開設通風孔5，如附圖6-1和6-2所示，通風孔5為非通孔形式，如附圖6-3和6-4所示，通風孔5為通孔形式。

實施例1 二次成型的單摩擦面結構制動盤

參見附圖1-1和1-2所示，本實施例提供的一種周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料制動盤，其包括金屬基體1，所述金屬基體1設有一個摩擦面層2，所述金屬基體1包括金屬盤以及設置于所述金屬盤一側的散熱筋3，所述摩擦面層2和所述散熱筋3分別設置在所述金屬盤的兩側，即在金屬盤的一側設置有摩擦面層2，所述金屬盤與摩擦面層2相對的背面一側有散熱筋3。所述的摩擦面層2為周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料摩擦面層，摩擦面層2由平面布設的兩塊周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料組成，兩塊復合材料摩擦面層2由兩個徑向方向形狀為直線的通風槽4隔離開。

本實施例中周期桁架結構陶瓷骨架為95氧化鋁陶瓷，本實施例中與所述周期桁架結構陶瓷骨架復合在一起的輕金屬為2024鋁合金，本實施例中的金屬基體1為內置黑色金屬網格的A350鎂合金制動盤金屬基體，具體通過以下方法制成：

第一步：按設計要求，將購于宜興市億中陶瓷科技有限公司的周期桁架結構排列的95氧化鋁陶瓷骨架，按制動盤圖紙要求的尺寸制備出相應的尺寸形狀，根據需要也可對陶瓷骨架表面進行相應的表面處理；

第二步：將切割好相應尺寸形狀的周期桁架結構排列的95氧化鋁陶瓷骨架放入預熱至450±10℃的鍛造模具中；

第三步：將加熱至465±10℃的2024鋁合金，通過施加40~70MPa的壓力，與放入鍛造模具中的周期桁架結構排列的95氧化鋁陶瓷骨架結合在一起，形成周期桁架結構排列的95氧化鋁陶瓷骨架增強2024鋁合金摩擦面層。該摩擦面層可以是整圓的，也可以是根據設計要求的各種其他形狀。根據需要，可在摩擦面層上一體鍛出各種形狀的通風孔、鉚接孔，熱處理、機加工后備用；

第四步：將用于增強輕金屬強度的黑色金屬網格放入鍛造模具中，將已預熱的A350鎂合金，通過模鍛的方法，與黑色金屬網格一體制成背面有各種設定形狀散熱筋的制動盤金屬基體。制動盤金屬基體也可以根據設計要求，一體鍛出各種形狀的通風孔、鉚接孔，熱處理、機加工后備用；

第五步：通過鑲嵌、摩擦焊或是鉚接中之一種或多種工藝，將制備好的摩擦面層與制動盤金屬基體結合在一起，精細加工后制成成品。

本實施例制備的單摩擦面層結構制動盤，相比傳統的鋼鐵材料制動盤減重60%左右，相比其他材料制動盤，制作工藝更加簡單、加工余量更少、成本更低、產業化生產更加容易，并能很好地滿足相應的摩擦、制動工況要求。在當今節能減排、輕量化大背景下，無疑是傳統的鋼鐵材料制動盤的良好替代品。

實施例2 一次成型的雙摩擦面層通體盤結構制動盤

參見附圖2-1和2-2所示，本實施例提供的一種周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料制動盤，其包括金屬基體1，所述金屬基體1設有兩個摩擦面層2，所述金屬基體1包括金屬盤，所述兩個摩擦面層2分別設置在所述金屬盤兩側，即兩摩擦面層由之間的金屬盤將其連接在一起。摩擦面層2由一整塊周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料組成。

本實施例周期桁架結構陶瓷骨架為氮化硅陶瓷，與所述周期桁架結構陶瓷骨架復合在一起的輕金屬及金屬基體材料為7075鋁合金，具體制備方法如下：

第一步：按設計要求，將購于石家莊惠含密封材料廠的周期桁架結構排列的氮化硅陶瓷骨架，按要求制備成相應的制動盤所需尺寸形狀，根據需要也可對陶瓷表面進行相應的表面處理；

第二步：根據制動盤的形狀 ，設計出壓力鑄造雙摩擦面層通體盤結構制動盤的模具。該模具包含有放置周期桁架結構排列的氮化硅陶瓷骨架的型腔，將相應尺寸形狀的周期桁架結構排列的氮化硅陶瓷骨架，放入壓力鑄造機模具的型腔中；

第三步：按設定工藝，將熔融的7075鋁合金，以5~100MPa的壓力，擠壓進入放置有周期桁架結構排列氮化硅陶瓷骨架、已抽成真空、預熱至150~300℃的壓力鑄造模具的型腔中。冷卻后，得到兩摩擦面層是由之間的金屬將其連接在一起的雙摩擦面層通體盤結構制動盤；

第四步：將通過壓力鑄造工藝得到的周期桁架結構排列的氮化硅陶瓷骨架增強7075鋁合金雙摩擦面層通體盤結構制動盤，按7075鋁合金相應熱處理工藝進行熱處理；

第五步：將按相應工藝進行熱處理后的周期桁架結構排列的氮化硅陶瓷骨架增強7075鋁合金雙摩擦面層通體盤結構制動盤，精細加工后得到成品。

使用本方法制備的雙摩擦面層通體盤結構制動盤，相比傳統的鋼鐵材料制動盤減重60%左右，相比其他材料制動盤，制作工藝更加簡單、加工余量更少、成本更低、產業化生產更加容易，并能很好地滿足相應的摩擦、制動工況要求。在當今節能減排、輕量化大背景下，無疑是傳統的鋼鐵材料制動盤的良好替代品。

實施例 3 一次成型的雙摩擦面層通風盤結構制動盤

參見附圖3-1和3-2所示，本實施例提供的一種周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料制動盤，其包括金屬基體1，所述金屬基體1設有兩個摩擦面層2，所述金屬基體1包括兩個金屬盤以及連接所述兩個金屬盤的散熱筋3，所述兩個摩擦面層2分別設置在所述金屬盤的外側。摩擦面層2由一整塊周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料組成。

本實施例的周期桁架結構陶瓷骨架為周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷，與所述周期桁架結構陶瓷骨架復合在一起的輕金屬及金屬基體材料為ZL111鋁合金。本實施例以整體一次低壓鑄造而成，具體如下：

第一步：按設計要求，將購于石家莊東大匯通新材料有限公司的周期排列的周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架，按要求制備成制動盤所需尺寸形狀，根據需要也可對陶瓷表面進行相應的表面處理；

第二步：根據制動盤的形狀 ，設計出可低壓鑄造雙摩擦面層通風盤結構制動盤的模具。該模具包含有放置周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架及制備雙摩擦面層通風盤結構制動盤所用砂芯的型腔；

第三步：將相應尺寸形狀周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架和砂芯按順序及要求依次放入低壓鑄造機模具的型腔中；

第四部：根據設定工藝，將熔融的ZL111鋁合金，低壓鑄入放有周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架和砂芯的型腔中。其具體工藝如下：在制動盤模具溫度200~500℃，鋁合金熔液溫度650~750℃時，將周期排列的柱狀碳化硅陶瓷和砂芯按順序及要求依次放入低壓鑄造機模具的型腔中開始低壓鑄造。升液階段，加壓時間1~12秒，充型階段，金屬液面上升速度1~10 mm/s，充型的鋁合金熔液重量為1~10 kg/s，充型時間2~20秒，充型增壓速度為0.004~0.030 MPa/s；增壓階段，在充型增壓值基礎上再增壓0.010~0.035 MPa，保壓時間5~60秒；保壓凝固階段，時間為20~500秒。冷卻后，得到兩摩擦面層是由之間的金屬及散熱筋將其連接在一起的雙摩擦面層通風盤結構制動盤；

第五步：將按低壓鑄造工藝得到的周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架增強ZL111鋁合金雙摩擦面層通風盤結構制動盤，按ZL111鋁合金相應熱處理工藝進行熱處理；

第六步：將按相應工藝進行熱處理后的周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架增強ZL111鋁合金雙摩擦面層通風盤結構制動盤，精細加工后得到成品。

使用本方法制備的雙摩擦面層通風盤結構制動盤，相比傳統的鋼鐵材料制動盤減重60%左右，相比其他材料制動盤，制作工藝更加簡單、加工余量更少、成本更低、產業化生產更加容易，并能很好地滿足相應的摩擦、制動工況要求。在當今節能減排、輕量化大背景下，無疑是傳統的鋼鐵材料制動盤的良好替代品。

實施例4 二次成型的雙摩擦面層通風盤結構制動盤

本實施例提供的一種周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料制動盤，其包括金屬基體1，所述金屬基體1設有兩個摩擦面層2，所述金屬基體1包括兩個金屬盤以及連接所述兩個金屬盤的散熱筋3，所述兩個摩擦面層2分別設置在所述金屬盤的外側。摩擦面層2如附圖4所示意的，由9塊周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料摩擦面層組成。

本實施例的周期桁架結構陶瓷骨架為周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架，與所述周期桁架結構陶瓷骨架復合在一起的輕金屬為ZL117鋁合金。本實施例以復合鑄造而成，具體如下：

第一步：按設計要求，將制動盤摩擦面層分成9等份，并制備出相應形狀的無序排列的柱狀碳化硅陶瓷，根據需要也可對陶瓷表面進行相應的表面處理；

第二步：按9等份后的制動盤摩擦面層的尺寸、形狀設計壓力鑄造模具；

第三步：將制備好相應尺寸、形狀的無序排列的柱狀碳化硅陶瓷，放入預熱好的壓力鑄造模具中。然后按設定工藝，將熔融的ZL117鋁合金，壓入放有周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架的型腔中。冷卻后，得到相應尺寸的摩擦面層，取出備用；

第四步：根據制動盤的尺寸、形狀 ，設計出可重力鑄造雙摩擦面層通風盤結構制動盤的砂模。該砂模中包含有放置9塊周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架增強ZL117鋁合金摩擦面層及制備雙摩擦面層通風盤結構制動盤所用砂芯的型腔；

第五步：將制備好的周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架增強ZL117鋁合金摩擦面層及制備雙摩擦面層通風盤結構制動盤所用砂芯放入重力鑄造制動盤砂模的型腔中，澆入熔融的ZL116鋁合金，冷卻后，得到由復合鑄造工藝制得的、由周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架增強ZL117鋁合金雙摩擦面層和ZL116金屬基體組成的雙摩擦面層通風盤結構制動盤；

第六步：將按復合鑄造工藝得到的周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架增強ZL117鋁合金雙摩擦面層和ZL116金屬基體組成的通風盤結構制動盤，按ZL116相應熱處理工藝進行熱處理；

第七步：將按相應工藝進行熱處理后的周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架增強ZL117鋁合金雙摩擦面層和ZL116金屬基體組成的通風盤結構制動盤，精細加工后得到成品。

使用本方法制備的雙摩擦面層通風盤結構制動盤，相比傳統的鋼鐵材料制動盤減重60%左右，相比其他材料制動盤，制作工藝更加簡單、加工余量更少、成本更低、產業化生產更加容易，并能很好地滿足相應的摩擦、制動工況要求。在當今節能減排、輕量化大背景下，無疑是傳統的鋼鐵材料制動盤的良好替代品。

實施例5 一次成型的單摩擦面結構制動盤

本實施例提供的一種周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料制動盤，其包括金屬基體1，所述金屬基體1設有一個摩擦面層2，所述金屬基體1包括金屬盤以及設置于所述金屬盤一側的散熱筋3，所述摩擦面層2和所述散熱筋3分別設置在所述金屬盤的兩側，即在金屬盤的一側設置有摩擦面層2，所述金屬盤與摩擦面層2相對的背面一側有散熱筋3。所述的摩擦面層2為周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料摩擦面層。

本實施例的周期桁架結構陶瓷骨架為周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷，與所述周期桁架結構陶瓷骨架復合在一起的輕金屬及金屬基體材料為Ti-6Al-4V鈦合金。具體方法如下:

第一步：按設計要求，制備出相應尺寸、形狀的周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架，根據需要也可對陶瓷表面進行相應的表面處理；

第二步：依據鈦合金鑄造特性及方法，設計、制備出可一體鑄出各種形狀的通風孔、鉚接孔，背面又有各種設定形狀散熱筋的鑄造模具；

第三步：將二維結構周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架放入鑄造模具中；

第四步：使用傳統的重力鑄造工藝，將熔融的Ti-6Al-4V鈦合金，鑄入放有周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架的鑄造模具中，將周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架與Ti-6Al-4V鈦合金結合在一起，形成周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架增強Ti-6Al-4V鈦合金單摩擦面結構制動盤。該制動盤摩擦面層可以是整圓，也可以是根據設計要求的各種其他形狀；

第五步：將一次鑄造成型完成的周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架增強Ti-6Al-4V鈦合金單摩擦面層結構制動盤，按Ti-6Al-4V鈦合金的熱處理工藝進行熱處理；

第六步：將按Ti-6Al-4V鈦合金的熱處理工藝進行熱處理后的周期桁架結構排列的碳化硅陶瓷骨架增強Ti-6Al-4V鈦合金單摩擦面層結構制動盤，精細加工后制成成品。

使用本方法制備的單摩擦面層結構制動盤，相比傳統的鋼鐵材料制動盤不但減重60%左右，而且強度更高，耐用溫度更高。相比其他材料，比如碳/碳、碳/陶制動盤，制作工藝更加簡單、加工余量更少、成本更低、產業化生產更加容易。相比其他輕金屬復合材料制動盤，比如鋁合金、鎂合金復合材料制動盤，能耐受更復雜工況、更高溫度條件下的摩擦、制動要求。在當今節能減排、輕量化大背景下，無疑是傳統的鋼鐵材料制動盤的良好替代品。

實施例6 一次成型金屬網格增強輕金屬基體的單摩擦面層結構制動盤

本實施例提供的一種周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料制動盤，其包括金屬基體1，所述金屬基體1設有一個摩擦面層2，所述金屬基體1包括金屬盤以及設置于所述金屬盤一側的散熱筋3，所述摩擦面層2和所述散熱筋3分別設置在所述金屬盤兩側，即在金屬盤的一側設置有摩擦面層2，所述金屬盤與摩擦面層2相對的背面一側有散熱筋3。所述的摩擦面層2為周期桁架結構陶瓷骨架增強輕金屬復合材料摩擦面層。

本實施例的周期桁架結構陶瓷骨架為周期桁架結構排列的95氧化鋁陶瓷，與所述周期桁架結構陶瓷骨架復合在一起的輕金屬及金屬基體材料為A350鎂合金。具體方法如下:

第一步：按設計要求，制備出相應尺寸形狀的周期桁架結構排列的95氧化鋁陶瓷骨架，根據需要也可對陶瓷表面進行相應的表面處理；

第二步：根據制動盤的尺寸形狀，設計出可一體模鍛的鍛造模具。該鍛造模具包含有放置周期桁架結構排列的95氧化鋁陶瓷骨架及增強金屬基體用的黑色金屬網格的型腔，以及預制好的通風孔、通風槽模塊，模具的上模制備成可一體模鍛各種設定形狀散熱筋和通風孔的形狀；

第三步：將無序排列的周期桁架結構排列的95氧化鋁陶瓷骨架及用于增強A350鎂合金的黑色金屬網格依次放入鍛造模具中，用模鍛工藝，將加熱到一定溫度的A350鎂合金，鍛入放有周期桁架結構排列的95氧化鋁陶瓷骨架及黑色金屬網格的模具型腔中，將A350鎂合金與周期桁架結構排列的95氧化鋁陶瓷骨架及黑色金屬網格結合在一起，形成既有周期桁架結構排列的95氧化鋁陶瓷骨架增強A350鎂合金摩擦面層，金屬基體中又有黑色金屬網格增強A350鎂合金金屬基體及各種形狀的散熱筋、通風槽及通風孔的整體式單摩擦面層結構制動盤；

第四步：將通過模鍛工藝得到的由周期桁架結構排列的95氧化鋁陶瓷骨架增強A350鎂合金整體式單摩擦面層結構制動盤，按有關工藝進行熱處理；

第五步：將按有關工藝進行熱處理后的A350鎂合金整體式單摩擦面層結構制動盤，精細加工后制成成品。

使用本方法制備的單摩擦面層結構制動盤，相比傳統的鋼鐵材料制動盤減重65%左右，相比其他材料制動盤，制作工藝更加簡單、強度更高、加工余量更少、成本更低、產業化生產更加容易，并能很好地滿足相應的摩擦、制動工況要求。在當今節能減排、輕量化大背景下，無疑是傳統的鋼鐵材料制動盤的良好替代品。

本領域技術人員應當理解附圖7和8僅為示意性，并不能用來限定本申請的范圍，周期桁架結構陶瓷骨架可以為任意空心或實心形狀，均可適用于本發明的技術方案，并實現本發明的目的。

以上所述實施方式僅為本發明的優選實施例，而并非本發明可行實施的窮舉。對于本領域一般技術人員而言，在不背離本發明原理和精神的前提下對其所做出的任何顯而易見的改動，都應當被認為包含在本發明的權利要求保護范圍之內。