本发明涉及复合材料材料制造领域，具体涉及一种氮化钒铁基刹车盘复合材料的制备方法。
背景技术：
刹车盘在汽车的制动系统中发挥着至关重要的作用，性能优良的刹车盘是汽车安全行驶的前提条件之一。虽然经过多年的应用与发展，但是从早期的石棉刹车盘到目前广泛使用的铸铁刹车盘，在环保、质量等方面都存在一些缺陷，并不能完全满足市场需求。汽车产业的迅猛发展，汽车产量的大幅度增加，降低能源消耗、加强环境保护对汽车用材料轻量化的要求，迫使人们不停地开展对汽车刹车盘的研究。
对于高品质钢种的需求也日益提高，氮化钒铁作为高强度微合金钢的一种重要合金添加剂，其需求量也随之提高。氮化钒铁能够有效地使用氮元素来优化钒的析出状态，增强析出强化和细晶强化的作用，因此能够优化钢的性能。目前研究发现，向钢中加入氮化钒铁合金可以提高钢的强度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性以及抗热疲劳性。
技术实现要素：
本发明提供一种氮化钒铁基刹车盘复合材料的制备方法，采用氮化钒铁作为基体材料，可有效提高材料的性能从而调节所述复合材料的总体密度以及强度，此外还通过加入包覆材料的无机粒子的方式改进抗拉强度和耐久度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种氮化钒铁基刹车盘复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）制备氮化钒铁基材
根据欲制备的氮化钒铁中V和Fe的含量比，配入钒氧化物和铁氧化物，再配入碳质还原剂；反应过程是：先将反应物低温阶段进行预还原处理，反应物还原至低价钒氧化物，然后在较高温度下以碳直接还原反应为主，再将温度降低至较低温度，以进行氮化反应为主；
利用搅拌器，将上述原料混匀25-30min，在10-15MPa的压力下压块成型；
将所述压块放入高温炉中反应，通入氮气气氛，流量为500-600ml/s，先升温至600-650℃，低温预还原2-5h；再升温至1450-1500℃高温碳热还原4-8h；再降温至1150-1200℃中温氮化5-7h，冷却后得到氮化钒铁；低温预还原、高温碳热还原的升温速率为10℃/min；
（2）将镁粉进行熔炼，制备铝合金，其中需要调节铝合金中镁含量在10-15%、锌含量0.3-0.5%、锰含量在0.1-0.2%、镍含量在0.05-0.09%，得铝合金；
按重量份量计，将上述铝合金30-50份与上述氮化钒铁基材60-85份进行熔炼，压压铸成型，得到的刹车盘复合材料。
优选的，在步骤（2）中，铝合金和氮化钒铁基材熔炼的温度是1090-1110℃，熔炼过程中采用无接触式电磁搅拌。
本发明的优点在于，采用氮化钒铁作为基体材料，从而调节所述复合材料的总体密度以及强度，此外还通过加入包覆材料的无机粒子的方式改进抗拉强度和耐久度。
具体实施方式
实施例一
根据欲制备的氮化钒铁中V和Fe的含量比，配入钒氧化物和铁氧化物，再配入碳质还原剂；反应过程是：先将反应物低温阶段进行预还原处理，反应物还原至低价钒氧化物，然后在较高温度下以碳直接还原反应为主，再将温度降低至较低温度，以进行氮化反应为主。
利用搅拌器，将上述原料混匀25min，在10MPa的压力下压块成型。
将所述压块放入高温炉中反应，通入氮气气氛，流量为500ml/s，先升温至600℃，低温预还原2h；再升温至1450℃高温碳热还原4h；再降温至1150℃中温氮化5h，冷却后得到氮化钒铁；低温预还原、高温碳热还原的升温速率为10℃/min。
将镁粉进行熔炼，制备铝合金，其中需要调节铝合金中镁含量在10%、锌含量0.3%、锰含量在0.1%、镍含量在0.05%，得铝合金。
按重量份量计，将上述铝合金30份与上述氮化钒铁基材60份进行熔炼，压压铸成型，得到的刹车盘复合材料。铝合金和氮化钒铁基材熔炼的温度是1090℃，熔炼过程中采用无接触式电磁搅拌。
实施例二
根据欲制备的氮化钒铁中V和Fe的含量比，配入钒氧化物和铁氧化物，再配入碳质还原剂；反应过程是：先将反应物低温阶段进行预还原处理，反应物还原至低价钒氧化物，然后在较高温度下以碳直接还原反应为主，再将温度降低至较低温度，以进行氮化反应为主。
利用搅拌器，将上述原料混匀30min，在15MPa的压力下压块成型。
将所述压块放入高温炉中反应，通入氮气气氛，流量为600ml/s，先升温至650℃，低温预还原5h；再升温至1500℃高温碳热还原8h；再降温至1200℃中温氮化7h，冷却后得到氮化钒铁；低温预还原、高温碳热还原的升温速率为10℃/min。
将镁粉进行熔炼，制备铝合金，其中需要调节铝合金中镁含量在15%、锌含量0.5%、锰含量在0.2%、镍含量在0.09%，得铝合金。
按重量份量计，将上述铝合金50份与上述氮化钒铁基材85份进行熔炼，压压铸成型，得到的刹车盘复合材料。铝合金和氮化钒铁基材熔炼的温度是1110℃，熔炼过程中采用无接触式电磁搅拌。