相關申請的交叉引用本申請是美國非臨時申請，其要求2014年10月20日提交的名稱為"陶瓷預制件和方法"的美國臨時專利申請no.62/066,057的優(yōu)先權(quán)，該臨時專利申請在此通過引用將其全部內(nèi)容并入。
背景技術(shù)：
：金屬基質(zhì)復合材料(mmc)通常通過將增強材料加入金屬基質(zhì)來制造。例如，mmc可包括滲透有金屬的陶瓷預制件。mmc通常具有可能依應用而需要的不同于金屬的性質(zhì)和物理特性。用于制造mmc以用于制動轉(zhuǎn)子的其它方法受限于產(chǎn)品的高制造成本和材料成本和增強的制動轉(zhuǎn)子在高溫下較差的性能。還需要具有增加的強度以承受用于金屬滲透的處理的陶瓷預制件。運載工具可包括鼓式制動器和/或盤式制動器。鼓式制動器通常包括旋轉(zhuǎn)鼓形部分，稱為制動鼓。鼓式制動器的閘皮或襯塊壓靠在制動鼓的內(nèi)表面以引起摩擦從而產(chǎn)生熱，減少制動鼓的旋轉(zhuǎn)。盤式制動器通常包括旋轉(zhuǎn)制動盤或轉(zhuǎn)子。?具有制動襯塊的卡鉗擠壓制動盤的外部和內(nèi)部以產(chǎn)生摩擦，降低制動盤的旋轉(zhuǎn)。在運載工具制動事件期間，通常存在高能量傳遞到制動鼓或制動盤的摩擦面，其可導致溫度升高，對于重型運載工具如大型卡車或軍用運載工具，有時高達700℃。發(fā)明概述本申請公開了陶瓷預制件，陶瓷預制件的制造方法，包括陶瓷預制件的mmc，和制造mmc的方法。在某些實施方案中，陶瓷預制件的制造方法包括以下步驟：將增強纖維的團塊去纏結(jié)以將增強纖維分離?成單獨的股線，制備陶瓷復合物，將陶瓷復合物形成為所需的形狀以形成陶瓷預制件。陶瓷復合物包括分離的增強纖維股線、陶瓷顆粒、短效(fugitive)孔隙生成組份、淀粉、低溫有機粘結(jié)劑、膠體二氧化硅和水。在某些實施方案中，陶瓷預制件包括形成為盤或環(huán)用于制動盤金屬基質(zhì)復合材料的陶瓷復合物。陶瓷復合物包含約41重量%至約47重量%的陶瓷顆粒；約9重量%至約15重量%的堿土金屬鋁硅酸鹽增強纖維，其直徑大于3.5微米；約4.5重量%至約5.5重量%的短效孔隙生成組份；約3重量%至約4重量%的淀粉；約1.5重量%至約2重量%的低溫有機粘結(jié)劑；約4.5重量%至約11重量%的膠體二氧化硅；和約17重量%至約38重量%的水。在某些實施方案中，金屬基質(zhì)復合材料包括陶瓷預制件，其用熔融高溫性能鋁合金滲透以形成制動盤金屬基質(zhì)復合材料。制備金屬基質(zhì)復合材料的方法包括以下步驟：加熱陶瓷預制件至預熱溫度，將所述陶瓷預制件置于壓鑄模具的模具腔中，將熔融金屬引入模具腔，使得金屬滲透陶瓷預制件以形成制動盤金屬基質(zhì)復合材料。陶瓷預制件的預熱溫度大于熔融金屬的溫度。這些和其它實施方案在下面的詳細描述中將變得顯而易見。附圖的簡要說明在結(jié)合于此并構(gòu)成說明書的一部分的附圖中，本申請的實施方案被示出，其連同上文給出的發(fā)明概述，以及下面給出的詳細描述，用于示例本發(fā)明的原理。圖1示出了根據(jù)本申請的實施方案的陶瓷預制件的制造方法。圖2示出了根據(jù)本申請的實施方案的陶瓷復合物的制造方法。圖3a和3b分別是根據(jù)本申請的實施方案的陶瓷預制件坯料的頂部和側(cè)面橫斷面視圖，陶瓷預制件環(huán)可以由所述坯料切出。圖4a和4b分別是根據(jù)本申請的實施方案的陶瓷預制件的頂部和側(cè)面橫斷面視圖。圖5a是根據(jù)本申請的實施方案的金屬基質(zhì)復合材料制動盤的頂視圖。圖5b是圖5a的金屬基質(zhì)復合材料制動盤的側(cè)面橫斷面視圖。圖6a是根據(jù)本申請的實施方案的金屬基質(zhì)復合材料制動盤的頂視圖。圖6b是圖6a的金屬基質(zhì)復合材料制動盤的側(cè)面橫斷面視圖。實施方案的描述本申請公開了陶瓷預制件，陶瓷預制件的制造方法，包括陶瓷預制件的mmc，和制造mmc的方法。本申請的mmc通常密度較低，較輕，在較高溫度下更強，并提供比用于制動鼓和制動盤的某些金屬非復合材料更高的耐磨性。例如，本申請的鋁mmc通常具有比鑄鐵更大的耐磨性和硬度(即，抗變形性)。因此，本申請的mmc可用于其中高耐磨性、重量輕及強度是有利的應用中。本申請的mmc可以形成為制動鼓、制動盤或轉(zhuǎn)子或其任何部件以用于運載工具。例如，本申請的陶瓷預制件可以滲透有金屬，例如，鋁合金及某些特殊的高溫鋁合金、鎂、鈦或銅，形成制動鼓或制動盤的至少一部分。特別地，本申請的mmc通常形成制動鼓或制動盤的制動表面的至少一部分。制動鼓的制動表面通常位于接觸鼓式制動器閘皮或襯塊的制動鼓的內(nèi)表面上。盤式制動器的制動表面通常位于接觸制動襯塊的制動盤的表面上。本申請的制動鼓和制動盤可用于幾乎任何運載工具，包括但不限于飛機、卡車、火車、貨車、汽車、軍用運載工具、建筑運載工具、摩托車、混合動力運載工具、suv、atv以及xuv。然而，本申請的mmc可以形成為各種其他物件，例如，軸承、活塞、缸套、活塞環(huán)、連桿、航空航天部件、鎧裝等。本申請所述mmc制動鼓和制動盤通常具有比常規(guī)鑄鐵制動鼓或制動盤更大的耐磨性和更小的重量。一種示例性的制造mmc制動鼓或制動盤的方法是將本申請的陶瓷預制件插入直接擠壓鑄造機中。然后當模具半部閉合時，熔融的金屬(例如，鋁)在高壓下被擠壓。熔融金屬會滲透該多孔和/或吸收性陶瓷預制件并填充壓模以生產(chǎn)mmc制動鼓、盤或轉(zhuǎn)子。在常規(guī)mmc制動鼓或盤制造工藝中發(fā)現(xiàn)的一個困難是產(chǎn)生具有足夠的強度的預制件，以使其不會在處理過程中、機器加工過程中或當高壓熔融金屬注射填充預制件和壓模時斷裂。在本申請中所描述的形成陶瓷預制件的方法和裝置產(chǎn)生比通過常規(guī)方法制備的陶瓷預制件更強的和更加尺寸穩(wěn)定的部件。在某些實施方案中，本申請的陶瓷預制件包括陶瓷復合物，該陶瓷復合物已經(jīng)捏合、沖壓、軋制和成型為實心盤或環(huán)形形狀的預制件。在某些實施方案中，本申請金屬基質(zhì)復合材料包括形成為環(huán)的形狀的陶瓷預制件。金屬基質(zhì)復合材料可以形成為制動盤或制動鼓且所述陶瓷預制件可形成制動盤制動表面的至少一部分。在某些實施方案中，陶瓷預制件的制造方法產(chǎn)生多孔陶瓷預制件，具有約60%-65%的孔隙率，并具有改進的強度以便在金屬滲透期間處理該預制件。高溫鋁合金通過直接擠壓鑄造被引入預制件。所述制動轉(zhuǎn)子的預制件滲透部分構(gòu)成由卡鉗上的制動襯塊壓縮以停止運載工具的制動轉(zhuǎn)子的表面。圖1示出了根據(jù)本申請的實施方案制造陶瓷預制件的示例性方法100。如圖所示，方法100包括以下步驟：纖維去纏結(jié)；制備陶瓷復合物；壓制、軋制和形成陶瓷復合物；干燥；熱處理以燒去粘結(jié)劑；以及熱處理以將陶瓷復合物進行無機粘結(jié)劑的固定或燒結(jié)。這些步驟在下文中更詳細地描述。用于制造本申請?zhí)沾深A制件的陶瓷復合物可包括陶瓷顆粒、增強纖維、短效孔隙生成組份、淀粉、有機低溫粘結(jié)劑、膠體二氧化硅懸浮液和水。下面的表1示出了本申請示例性陶瓷復合物的各種組份的典型重量百分比。表1：示例性陶瓷復合物所述復合物的陶瓷顆粒通常提供陶瓷預制件的耐磨性和硬度。陶瓷顆?？梢园ǘ喾N材料，例如，碳化硅、氧化鋁、碳化硼或者它們的組合或混合物。在某些實施方案中，陶瓷顆粒包括360目的碳化硅顆粒。陶瓷復合物的增強纖維或晶須可以包括短纖維或長纖維并可包括多種材料，例如，碳、碳化硅、金屬或陶瓷纖維、晶須，或短切長絲。所述碳纖維可以是短切碳帶或碳納米管形式。在某些實施方案中，陶瓷復合物的增強纖維是堿土鋁硅酸鹽纖維，例如在下面的表2中那些標記為纖維d和e的纖維。陶瓷復合物的增強纖維可在將纖維引入陶瓷復合物組份批料之前制備(見例如圖1中的纖維去纏結(jié)步驟)。例如，當堿土金屬鋁硅酸鹽耐火纖維用作增強纖維時，所述纖維可以在將該纖維引入批料前制備。堿土金屬鋁硅酸鹽耐火纖維是由熔融高純度礦石(例如在電弧爐中熔融)紡制的。該纖維通常在從制造商處收到時相互連接在一起成團塊(例如，耐火纖維團塊狀纏結(jié)球)并包括由熔融紡絲工藝留下的丸粒(shot)玻璃珠。在將纖維引入批料之前可能需要纖維的至少一些預處理，使得纖維被分離成個別的股線，并將丸粒玻璃珠去除。在本申請的復合物中使用的堿土金屬鋁硅酸鹽纖維也可以是氧化鈣(cao)和氧化鎂(mgo)含量高的組合物類別，并且在從制造商處收到時可不包含丸粒。堿土金屬玻璃纖維的直徑通常大于3.5微米，其大約為通常的鋁硅酸鹽玻璃纖維的直徑(見例如以下表2的纖維a)。堿土金屬鋁硅酸鹽玻璃纖維也是能以節(jié)省成本的價格市售得到的，使這里描述的方法的總成本在商業(yè)上有吸引力。幾種示例性的增強纖維的組成和纖維直徑示于下面的表2中。表2的標記為纖維d和纖維e的列中的配方為上文所討論的堿土金屬鋁硅酸鹽纖維。表2：示例性陶瓷纖維化學組合物，重量%名稱纖維a纖維b纖維c纖維d纖維e組合物類別氧化鋁-二氧化硅纖維氧化鋁-二氧化硅-氧化鋯纖維氧化鋁-二氧化硅-氧化鉻纖維堿土金屬鋁硅酸鹽纖維堿土金屬鋁硅酸鹽纖維sio2565054.338-4340-50al2o34434.942.618-2310-16cao+mgo0.50.090.123-2820-35zro215.2cr2o32.8fe2o3+tio20.150.150.15feo4.5-8.0k2o+na2o0.10.10.14.5其它6.06-10纖維直徑,μm3.53.53.55.55-6為了使陶瓷預制件被熔融金屬滲透，有利的是具有高度互連的孔隙，其產(chǎn)生連續(xù)路徑以供熔融金屬流動。陶瓷復合物的短效孔隙生成組份允許陶瓷預制件具有高度互連的孔隙。例如，在某些實施方案中，孔隙生成組份是碳質(zhì)材料，其將在熱處理過程中從模制的陶瓷制品中燒去(見例如圖1中的粘結(jié)劑燒去和燒結(jié)步驟)。示例性碳質(zhì)材料包括但不限于石墨、炭黑、石墨烯或具有高的碳含量的有機材料，例如核桃殼粉、山胡桃殼粉、稻殼和鋸末。在某些實施方案中，陶瓷預制件復合物的低溫有機粘結(jié)劑是甲基纖維素。當使用甲基纖維素時，它通常被熱活化。此外，可以使用的其它粘結(jié)劑包括但不限于瓜耳膠和黃原膠。陶瓷復合物模制并暴露于例如約49至60℃(或約120至140℉)的溫度后，所述陶瓷預制件顯現(xiàn)生坯強度，生坯強度在處理過程中保持其形狀。陶瓷復合物的膠體二氧化硅溶液通常用淀粉，如陽離子玉米淀粉絮凝，以在陶瓷預制件中提供高溫粘結(jié)系統(tǒng)。例如，在某些實施方案中，膠體二氧化硅溶液包括具有負表面電荷的膠體二氧化硅顆粒。陽離子淀粉帶正電荷，使得存在靜電吸引導致絮凝出現(xiàn)。這種絮凝粘結(jié)系統(tǒng)用來粘結(jié)陶瓷復合物的耐火纖維和顆粒，有助于陶瓷預制件的生坯強度。存在高度負載的陶瓷體和最小量(例如，約15-30%)的水時絮凝的效果是明顯的。如在下面詳細討論的那樣，添加第一水量，接著用膠體二氧化硅溶液添加第二水量，可有助于絮凝的粘結(jié)系統(tǒng)的有效性。圖1示出了根據(jù)本申請的實施方案制備預制件復合物的方法100。如圖所示，方法100開始于纖維的預處理步驟，導致纖維的去纏結(jié)。例如，大塊纖維陶瓷材料的液體分散體可被分離和去纏結(jié)成單獨的纖維供引入陶瓷復合物。在某些實施方案中，堿土金屬鋁硅酸鹽纖維以纏結(jié)和聚集的塊的形式從制造商處得到。將纏結(jié)的堿土金屬鋁硅酸鹽纖維分離成單獨纖維的一種示例性方法包括首先將一定量加入容器中，并添加包括蒸餾水和1.0-2.5體積%的濃度的烷醇氨基酰胺添加劑的水溶液。容器內(nèi)的纖維材料和溶液保持在高于70℉的溫度受控環(huán)境。然后將容器的內(nèi)容物輕輕攪拌最小時間，例如18小時。然后將添加劑溶液傾析或倒出容器，在容器的底部和側(cè)面留下處理過的纖維材料。隨后將纖維用水洗滌以除去任何殘留的添加劑溶液。該容器可以用水回填，使得沉降出的陶瓷纖維變得被重新分散在水中，而不在容器的底部上結(jié)塊。洗滌過程通常執(zhí)行至少五次，給出足夠的時間，通常1小時，使陶瓷纖維沉降出來，從而使得洗滌水可以被傾析而不損失懸浮的纖維。加入水來潤濕纖維，水量為向批料的第一水添加所需的量(例如批料組合物的約14重量%-約27重量%)，以使其能夠作為水洗分散纖維懸浮液被添加到其他批料成分。圖2示出了陶瓷復合物的制備方法的步驟。如圖所示，干燥粉末例如碳化硅顆粒、燒去材料、淀粉和有機粘結(jié)劑被加入并混合。例如，在某些實施方案中，碳化硅顆粒與核桃殼粉、淀粉和甲基纖維素在轉(zhuǎn)鼓混合器或其它合適的混合器內(nèi)干式混合一段時間(例如，大約30分鐘)。具有封閉的圓柱形容器的型號755的usstoneware滾筒輾粉機可用于這種干翻滾步驟。如圖2中所示，將水加入混合物一般分成兩部分，第一水添加和第二水添加。如以上所討論的，第一水添加(例如，批料組合物的約14重量%-約27重量%)用于形成去纏結(jié)的纖維懸浮液，與上述翻滾的干燥粉末一起置于混合器中(例如，hobart混合器)。將混合物用槳式混合器葉片混合一段時間(例如，約20分鐘)。這么長的濕混時間通常確保淀粉在批料中完全潤濕。在第二水添加中，一定量的水(例如，批料組合物的約3.5重量%至約9重量%)與膠體二氧化硅混合，并添加到混合器中并混合一段時間(例如，約1-2分鐘)。這樣，批料結(jié)塊在一起。將混合器上的葉片從槳葉變?yōu)槊鎴F鉤(doughhook)。用面團鉤將陶瓷復合物混合約1分鐘，捏合批料。還可以理解，市售設備如購自charlesross&sons，inc的捏合機/擠出機可用于處理批料并將陶瓷復合物擠出為所需厚度的連續(xù)帶，然后在傳送帶上輸送，供連續(xù)成型操作。陶瓷復合物可用如圖1所示的通常包括壓制、軋制和成型復合物的方法模制以形成制動鼓或制動盤預制件。在某些實施方案中，市售的捏合機/擠出機可用于處理批料和擠出直徑約為6英寸的圓柱形部分。6英寸直徑的圓柱形部分被擠出到傳送帶上，傳送帶將該擠出的部分移動到壓制步驟。壓制增加了陶瓷復合物的直徑，并減少了陶瓷復合物的厚度，例如從直徑約6英寸達到直徑約10英寸和高度約1英寸。如圖1中所示，該用于形成制動鼓或制動盤預制件的方法的下一步驟為軋制陶瓷復合物。軋制步驟從陶瓷復合物去除氣穴并有助于材料的均勻性。軋制過程進一步增加陶瓷復合物直徑和減少其高度，例如達到約14英寸的直徑和約0.5英寸的高度。如圖1所示，陶瓷復合物被成型(例如，通過沖壓或切割)，用于mmc制動鼓或制動盤。在某些實施方案中，沖模或壓模被用來將陶瓷復合物形成為圓柱形、盤形或環(huán)形。例如，在陶瓷復合物壓制和軋制后，陶瓷復合物可形成為盤用作制動盤或轉(zhuǎn)子預制件。圖3a和3b示出了根據(jù)本申請實施方案的盤形陶瓷復合物300。通過由陶瓷復合物形成所需尺寸的盤形制成盤形的陶瓷預制件300。在某些實施方案中，復合物被壓制、軋制和沖壓后，所述盤形預制件300的外徑(od)是約9英寸至約16英寸，并且高度(h)為約1/8英寸至約2英寸。陶瓷復合物也可以形成為環(huán)，以用作制動盤或轉(zhuǎn)子預制件。例如，沖?；驂耗？梢杂脕碛商沾蓮秃衔餂_壓或切割環(huán)形預制件。圖4a和4b示出了根據(jù)本申請實施方案的環(huán)形陶瓷復合物400。通過由陶瓷復合物形成所需尺寸的環(huán)形制成環(huán)形陶瓷預制件400。在某些實施方案中，環(huán)形預制件300的外徑(od)是約9英寸至約16英寸；內(nèi)徑(id)是約5英寸至約12.5英寸；高度(h)是約1/8英寸至約2英寸。沖壓的預制件的尺寸通常大于所需的尺寸一定量(例如，大2%-4%)以便可能實現(xiàn)制動鼓或制動盤或轉(zhuǎn)子預制件所需的最終尺寸，其用熔融金屬滲透以形成mmc。沖壓的預制件的過大的尺寸允許陶瓷復合物在進一步的處理步驟和預制件機器加工中收縮成所需尺寸以便預制件的金屬滲透。如圖1中所示，在由陶瓷復合物形成陶瓷預制件后，所述陶瓷預制件經(jīng)過進一步的處理步驟：干燥、粘結(jié)劑燒去和熱處理。所述陶瓷預制件通常在干燥箱中在一定溫度(例如，約60℃或約140℉)干燥一段時間。干燥箱干燥時間的長度通常基于陶瓷預制件水含量和部件的尺寸變化。當由于水從部件除去而導致的重量損失為約20重量%-約35重量%時，陶瓷預制件通常被認為是干燥的。在示于圖1的粘結(jié)劑燒去步驟中，進行低溫熱處理以從陶瓷預制件除去有機物或揮發(fā)性組分。在某些實施方案中，這些有機物包括核桃殼粉、淀粉和甲基纖維素。低溫熱處理周期通常為約1小時升至一定的溫度(例如，約260℃或約500℉)，保持在約相同的溫度約2小時。燒結(jié)是高溫熱處理，用于將膠體二氧化硅產(chǎn)生的陶瓷粘結(jié)密封。高溫熱處理通常在某一溫度(例如，約985℃或約1800℉)保持約2小時。在某些實施方案中，在高溫熱處理后，所述膠體二氧化硅顆粒保留在陶瓷預制件中，陶瓷預制件包括碳化硅顆粒、耐火纖維和碳化硅顆粒與耐火纖維之間的硅酸鹽粘結(jié)。在這些實施方案中，燒去材料、淀粉和甲基纖維素在低溫和高溫熱處理后都從多孔陶瓷預制件體除去。在燒結(jié)步驟后，陶瓷預制件可切割成型和/或機器加工以達到最終尺寸要求，以便將陶瓷預制件接納到制動鼓或盤制動轉(zhuǎn)子高壓鑄造模具中。在一個示例性實施方案中，通過由陶瓷復合物沖壓所需尺寸的形狀制成盤形的陶瓷預制件。通過組合43.2重量%碳化硅360目顆粒(washingtonmillscarborex360)、8.6重量%堿土金屬鋁硅酸鹽耐火纖維、7體積%纖維(fibroxtechnologylpfibrox300d)、4.9%核桃殼粉-100目(echo-shell,inc.)、3.3重量%片狀陽離子玉米淀粉(wesbondwestar+3)、1.6重量%羥丙基甲基纖維素(dowchemicalmethoceltma4m)、24.1重量%第一水添加、4.1重量%的第二水添加和10.1重量%膠體二氧化硅溶液(wesbondbindzil?1440)，制成陶瓷復合物制劑。該陶瓷復合物中的纖維濃度為7體積%。用2.105重量%的烷醇氨基酰胺(altanadisperbyk-109)在蒸餾水中的含水混合物完成堿土金屬鋁硅酸鹽纖維的纖維去纏結(jié)。在另一示例性實施方案中，通過由陶瓷復合物沖壓所需尺寸的形狀制成盤形的陶瓷預制件。通過組合41.5重量%的碳化硅360目顆粒(washingtonmillscarborex360)、11.8重量%堿土金屬鋁硅酸鹽耐火纖維、10體積%纖維(lapinusrockseal?rs480-roxul?1000)、4.9%核桃殼粉-100目(echo-shell,inc.)、3.3重量%片狀陽離子玉米淀粉(wesbondwestar+3)、1.7重量%羥丙基甲基纖維素(dowchemicalmethoceltma4m)、23.8重量%第一水添加、4.0重量%第二水添加和9.0重量%膠體二氧化硅溶液(wesbondbindzil?1440)制成所述陶瓷。將陶瓷復合物進行捏合、壓制、軋制和沖壓形成預制件，該預制件直徑約為14英寸，厚約1/2英寸。將陶瓷部件干燥、燒制以燒去粘結(jié)劑，并燒結(jié)。所得成品部件重量為約1256gm，測得直徑14.3英寸，厚0.564英寸。最終部件的組成為72.9重量%的碳化硅、20.7重量%堿土金屬鋁硅酸鹽纖維和6.4重量%硅酸鹽粘結(jié)劑。本申請的陶瓷預制件可以用金屬滲透，例如鋁、鎂、鈦或銅，以形成本申請的mmc。例如，陶瓷預制件可以被引入到鑄造模具中用于滲透能夠被壓鑄的金屬，例如鋁、鎂或銅，以形成本申請的mmc。某些高溫性能的鋁合金可用于滲透。高溫性能的鋁合金具有相比356或a356壓鑄合金改進的高溫拉伸性能和蠕變性能。這些高溫性能鋁合金通常用于普通軌道柴油機氣缸蓋。組合物類別是鋁/硅/銅合金(alsi7cu)，具有不同量的鎂、錳、釩、鋯、鈦和鐵(mg、mn、v、zr、ti和fe)。在某些實施方案中，高溫性能鋁合金包括alsi7cu3.5mg0.15mn0.15v0.12zr0.12ti0.12，其中fe<0.15%。壓鑄模具通常包括兩個壓模部件：第一壓模部件，即下部或上型，其通常是靜止的，并結(jié)合到壓鑄機非移動臺板；和第二壓模部件，即上部或下型，其可相對于第一壓模部件移動且一般結(jié)合到壓鑄機的移動臺板。在壓模部件內(nèi)為模具腔，其接收注入的熔融金屬。模具腔代表最終產(chǎn)品形狀，并將收縮計算在內(nèi)，且加入斜度以幫助部件脫離。在某些實施方案中，收縮量是約.07%-約2.19%?？涨煌ǔ＿€包括嵌套區(qū)域，用于將陶瓷預制件接納并定位于模具腔內(nèi)。對于在直接擠壓鑄造工藝中引入熔融金屬，當兩個壓模部件打開時，所述熔融金屬從預制件上方引入。預熱的陶瓷預制件放置在模具下型部分的模具腔內(nèi)。熔融金屬在預制件的頂部引入。兩個壓模部件上型與下型閉合，將壓力施加到被滲透的部件。熔融金屬在擠壓過程中滲透預制件。在擠壓鑄造過程中，該預制件通常溫度高于熔融金屬。如果熔融金屬觸及溫度低于金屬的預制件，所述金屬在接觸預制件的表面時凝固，并不滲透。這些壓模部件通常用各種處理由工具鋼機器加工以改善耐久性。還可在整個壓模部件添加加熱和冷卻回路以幫助獲得和保持用于鑄造工藝的最佳溫度。這些回路可以使用各種流體將溫度轉(zhuǎn)移進入或離開模具的預定區(qū)域，通常放置在靠近模具腔，但不進入模具腔。所述陶瓷預制件放置在壓鑄模具的模具腔內(nèi)。所述陶瓷預制件可被預熱至一定溫度，然后將其引入模具腔。例如，陶瓷預制件可被預熱至溫度高于被注射到模具腔中的熔融金屬(例如，鋁)的溫度。在某些實施方案中，陶瓷預制件加熱到高于被注射進入模具腔的熔融金屬的溫度至少50℉。在其它實施方案中，陶瓷預制件加熱到高于被注射進入模具腔的熔融金屬的溫度至少100℉。將熔融金屬以低的速度注射到模具腔中并滲透所述陶瓷預制件的多孔體。熔融金屬的速度使得陶瓷預制件在注入熔融金屬期間不變形。熔融金屬基本上滲透整個壁厚。此外，在某些實施方案中，熔融金屬基本上滲透具有2英寸或更小壁厚的陶瓷預制件。在一個實施例中，4×4英寸的預制件用熔融金屬滲透以形成al-mmc。該4×4英寸的預制件通過本文描述的方法制備，含有7體積%表2的纖維e(fibrox纖維)和碳化硅顆粒，用高溫性能的鋁壓鑄合金滲透。預制件溫度為約1500℉，金屬溫度為約1420℉。合金的組成為6.83%硅、0.125%鐵、3.46%銅、0.0082%錳、0.344%鎂、0.129%鈦、0.114%鋯、0.114%釩和余量的鋁。在擠壓鑄造過程中對樣品施加的壓力為12570磅每平方英寸，停留時間為9秒。所述預制件樣本用金屬完全滲透。滲透樣品的預制件邊緣的尖銳的角被保持，表明在擠壓鑄造期間預制件沒有變形。在941℉(505℃)用溶液熱處理5小時，然后用水驟冷，引起高溫合金微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。隨后，將預制件在空氣中于室溫下靜置24小時，然后在392℉(200℃)老化熱處理5小時。圖5a和5b示出了根據(jù)本申請實施方案的mmc制動盤500。如圖所示，使用具有與mmc制動盤大致相同形狀的環(huán)形的陶瓷預制件502形成mmc制動盤500。每個陶瓷預制件例如在這里所討論的直接擠壓壓鑄工藝中用金屬(例如，鋁)滲透以形成mmc制動盤500。陶瓷預制件502和mmc制動盤500可以有多種大小和形狀用于多種不同的運載工具。例如，在某些實施方案中，mmc制動盤500的直徑為約9英寸至約16英寸，厚約1/8英寸至約2英寸。圖6a和6b示出了根據(jù)本申請實施方案的mmc制動盤600。如圖所示，mmc制動盤包括具有通氣孔且具有翅片的制動盤設計，該制動盤設計具有突起的中心部分或帽604和便于冷卻盤式制動器的通道606。此外，如圖6b所示，mmc制動盤600具有兩個增強的陶瓷表面，使用具有與mmc制動盤大致相同的形狀的兩個環(huán)形的陶瓷預制件602形成。這些陶瓷表面由制動器卡鉗接合以使運載工具停止。每個陶瓷預制件602例如在這里所討論的壓鑄工藝中用金屬(例如，鋁)滲透以形成mmc制動盤600。陶瓷預制件602和mmc制動盤600可以有多種大小和形狀用于多種不同的運載工具。例如，在某些實施方案中，mmc制動盤600的直徑為約9英寸至約16英寸，厚約1英寸至約2.0英寸。陶瓷預制件的強度有利于制備陶瓷預制件放置在壓鑄模具中所需的處理。本文公開的陶瓷預制件相對于使用不同的成型方法制成的類似類型預制件具有提高的強度。例如，生產(chǎn)了不同組成的五個陶瓷預制件，測量了每個預制件的容積密度、孔隙率和抗壓強度。下面的表3顯示了五個陶瓷預制件(預制件1-5)按照astmc830測量的容積密度和孔隙率及按照astmc133測量的抗壓強度。五個陶瓷預制件中的四個(預制件2-5)使用這里描述的和圖1和2中所示的相同的方法制成。對于預制件2，通過組合43.2重量%的碳化硅360目顆粒、8.6重量%纖維d、纖維直徑為約5.5微米的堿土金屬鋁硅酸鹽耐火纖維、4.9%核桃殼粉-100目、3.3重量%片狀陽離子玉米淀粉、1.6重量%羥丙基甲基纖維素、24.1重量%的第一水添加、4.1重量%的第二水添加以及10.1重量%膠體二氧化硅溶液，制成陶瓷預制件制劑。在該陶瓷復合物中的纖維的濃度為7體積%。用2.105重量%的烷醇氨基酰胺在蒸餾水中的含水混合物完成堿土金屬鋁硅酸鹽纖維的纖維去纏結(jié)。對于預制件3，通過組合43.2重量%的碳化硅360目顆粒、8.6重量%纖維e、纖維直徑總體上為5-6微米的堿土金屬鋁硅酸鹽耐火纖維、4.9%核桃殼粉-100目、3.3重量%片狀陽離子玉米淀粉、1.6重量%羥丙基甲基纖維素、24.1重量%的第一水添加、4.1重量%的第二水添加以及10.1重量%膠體二氧化硅溶液，制成陶瓷預制件制劑。在該陶瓷復合物中的纖維的濃度為7體積%。用2.0重量%的烷醇氨基酰胺在蒸餾水中的含水混合物完成堿土金屬鋁硅酸鹽纖維的纖維去纏結(jié)。對于預制件4，通過組合41.5重量%的碳化硅360目顆粒、11.8重量%纖維d、纖維直徑為約5.5微米的堿土金屬鋁硅酸鹽耐火纖維、4.9%核桃殼粉-100目、3.3重量%片狀陽離子玉米淀粉、1.7重量%羥丙基甲基纖維素、23.8重量%的第一水添加、4.0重量%的第二水添加以及9.0重量%膠體二氧化硅溶液，制成陶瓷預制件制劑。在該陶瓷復合物中的纖維的濃度為10體積%。用2.0重量%的烷醇氨基酰胺在蒸餾水中的含水混合物完成堿土金屬鋁硅酸鹽纖維的纖維去纏結(jié)。對于預制件5，通過組合41.5重量%的碳化硅360目顆粒、11.8重量%纖維e、纖維直徑總體上為5-6微米的堿土金屬鋁硅酸鹽耐火纖維、4.9%核桃殼粉-100目、3.3重量%片狀陽離子玉米淀粉、1.7重量%羥丙基甲基纖維素、23.8重量%的第一水添加、4.0重量%的第二水添加以及9.0重量%膠體二氧化硅溶液，制成陶瓷預制件制劑。在該陶瓷復合物中的纖維的濃度為10體積%。用2.0重量%的烷醇氨基酰胺在蒸餾水中的含水混合物完成堿土金屬鋁硅酸鹽纖維的纖維去纏結(jié)。預制件1為通過組合47.63重量%碳化硅360目顆粒、9.53重量%錘磨并篩分的纖維a、纖維直徑為3.5微米的鋁硅酸鹽耐火纖維、5.4重量%的核桃殼粉-100目、3.63重量%片狀陽離子玉米淀粉、1.77重量%羥丙基甲基纖維素、11.3重量%的第一水添加、9.64重量%的第二水添加以及11.1重量%的膠體二氧化硅溶液制成的陶瓷預制件。制備纖維以引入批料的方法包括將從制造商得到的纖維錘磨并篩分的步驟。錘磨后，纖維包含較少的丸粒，由長度小于約6mm的團塊組成。然后將纖維團塊壓制，以進一步破碎團塊。壓制的纖維然后進行篩分(例如，通過500微米的絲網(wǎng)篩)以除去松散的丸粒(例如，具有大于500微米的直徑的丸粒)。再將留在網(wǎng)篩上面的纖維加入陶瓷復合物組份的批料。在該預處理后加入批料的纖維為未完全去纏結(jié)的小纖維團塊的形式。下面的表3顯示了五個陶瓷預制件1-5按照astmc830測得的容積密度和孔隙率，和按照astmc133測得的抗壓強度。平行和垂直于陶瓷預制件的施壓方向測量抗壓強度。如表所示，通過本文公開的方法并使用纖維d和纖維e制成的制劑(即預制件2-5)比使用纖維a的制劑強度增加至約4倍。表3：各種陶瓷預制件的容積密度、孔隙率和強度據(jù)信由于預制件2-5的陶瓷制劑內(nèi)良好分散的纖維具有比預制件1更大的纖維直徑(5-6微米與3.5微米相比)，預制件2-5的強度大于預制件1。預制件2-5中單獨分離的較大直徑的纖維能夠在纖維和碳化硅顆粒之間產(chǎn)生很強的互鎖結(jié)構(gòu)。這種互鎖的強網(wǎng)絡由硅酸鹽粘結(jié)保持在一起。纖維a的預處理是費力的、昂貴的和浪費的，因為得到的纖維的一半用作陶瓷制劑中的原料。纖維a包含50重量%可用纖維和50重量%丸粒。丸粒是用于制動盤或轉(zhuǎn)子或制動鼓的陶瓷預制件中不可接受的，因為當丸粒顆粒處于制動表面上時可能破壞制動事件。使用在預制件2-5的處理中加入的烷醇氨基酰胺添加劑的用于纖維的水性去纏結(jié)方法是簡單的，使其適于可放大規(guī)模的生產(chǎn)過程，并且是成本有效的。如本文中所描述的，當一個或多個組件被描述為連接、結(jié)合、固定、偶聯(lián)、附接或以其它方式相互連接時，這樣的相互連接可以直接存在于所述組件之間，或者可以是間接的，例如通過使用一個或多個中間組件。此外如在此所描述的，所提及的"部件"、"組件"或"部分"不應限于單個結(jié)構(gòu)部件、組件或元件，而是可包含組件、部件或元件的集合。雖然本發(fā)明已經(jīng)通過對其實施方案的描述進行說明，盡管這些實施方案已經(jīng)被相當詳細地描述，但是申請人的意圖不是限制或以任何方式限定本發(fā)明的范圍到這樣的細節(jié)。另外的優(yōu)點和修改將容易地顯現(xiàn)給本領域技術(shù)人員。例如，當組件可釋放地或可拆除地連接或附接在一起，任何類型的可釋放的連接都可以是合適的，包括例如鎖定連接、緊固連接、舌和槽連接等。此外，組件的幾何結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸可以被修改而不改變組件的整體的作用或功能。因此，本發(fā)明的構(gòu)思在其更廣泛的方面并不限于示出和描述的特定細節(jié)、代表性裝置以及說明性的實施例。因此，可以偏離這種細節(jié)而不脫離申請人的總的發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍。雖然在示例性的實施方案中本發(fā)明的各種發(fā)明方面、構(gòu)思和特征可在本文描述和說明為組合的方案，這些各種方面、構(gòu)思和特征可單獨或以多種組合及其亞組合用在許多備選的實施方案中。除非在本文中明確排除，所有這樣的組合和亞組合都是在本發(fā)明的范圍內(nèi)?。此外，雖然本文可能描述了本發(fā)明各種方面、構(gòu)思和特征的各種備選實施方案，例如備選的材料、結(jié)構(gòu)、配置、方法、裝置和組件，形式、配合和功能的備選等，這樣的描述并非意在窮舉或窮盡可行的備選實施方案，無論這些備選實施方案是現(xiàn)在已知的還是以后出現(xiàn)的。本領域技術(shù)人員可以很容易地將一個或多個發(fā)明方面、構(gòu)思或特征用于本發(fā)明范圍內(nèi)的另外的實施方案和應用，即使這些實施方案沒有在本文明確地公開。另外，即使本發(fā)明一些特征、構(gòu)思或方面可在本文中描述為優(yōu)選的設置或方法，這種描述不旨在暗示這樣的特征是必要的或必須的，除非已經(jīng)明確地這樣表述。此外，可包括示例性或代表性的數(shù)值和范圍以幫助理解本發(fā)明的公開，然而，這種數(shù)值和范圍不應在限制的意義上解釋，只有在明確陳述的情況下才是指關鍵的數(shù)值或范圍。此外，雖然各種方面、特征和構(gòu)思可在本文中明確地表示為發(fā)明性的或形成發(fā)明的部分，這樣的表示并不是排他性的，而是可能有發(fā)明性的方面、構(gòu)思和特征在本文充分描述而沒有明確表示為發(fā)明性的或特定發(fā)明的部分，而本發(fā)明在所附的權(quán)利要求中提出。示例性方法或過程的描述并不限于包括在所有情況下需要的所有步驟，所呈現(xiàn)的步驟的順序也不應被解釋為必須的或者必要的，除非明確這樣指出。權(quán)利要求中使用的詞匯具有其全部普通的含義，不以任何方式被說明書中實施方案的描述所限制。當前第1頁12