本公开总体上涉及制动鼓，并且更具体地涉及由轻质铝合金制成的复合制动鼓。
背景技术：
1、在本部分中提供的信息是为了总体上呈现本公开的背景的目的。在本部分中描述的程度上，当前署名的发明人的工作以及在提交时可能不以其它方式作为现有技术的描述的各方面，既不明示地也不暗示地被认为是针对本公开的现有技术。
2、机动车辆的鼓式制动器组件包括由一组蹄片或衬片引起的使用摩擦，所述蹄片或衬片向外压靠在称为制动鼓的旋转圆柱形部件上。旋转鼓可与车辆的可旋转轴连接，所述可旋转轴可联接至车辆的车轮。在制动期间，该组蹄片或衬片压在例如可以具有摩擦表面的鼓的内表面上。蹄片或衬片接合鼓的摩擦表面并减慢或停止鼓和车轮的旋转。机动车辆的制动鼓通常由铸铁制成，其可以承受制动期间产生的高摩擦力和高温。
技术实现思路
1、一种具有复合结构的制动鼓，包括限定内摩擦表面和外表面的圆柱形本体。所述圆柱形本体包括包含al-si合金的鼓芯，所述鼓芯包括内表面和鼓芯的外表面，鼓芯的外表面限定圆柱形本体的外表面。圆柱形本体包括：热障层，所述热障层包含绝热材料且位于鼓芯的内表面上；以及耐磨层，所述耐磨层包含fe-al-si-zr合金，位于鼓芯的内表面上，且在热障层上方，所述耐磨层限定圆柱形本体的内摩擦表面。
2、在其它特征中，耐磨层构造成在车辆制动期间接合车辆的一个或多个制动衬片或制动蹄片，以减慢圆柱形本体的旋转。在其它特征中，圆柱形本体构造成与车辆的车轴联接，以响应于所述一个或多个制动衬片或制动蹄片接合耐磨层而减慢连接到车轴的一个或多个车轮的旋转。
3、在其它特征中，fe-al-si-zr合金按质量计包含大于或等于45％至小于或等于60％的铁、大于或等于35％至小于或等于45％的铝、大于或等于1％至小于或等于3％的锆、以及大于或等于0.5％至小于或等于2％的硅。
4、在其它特征中，fe-al-si-zr合金按质量计包含晶粒细化剂，其量按质量计大于或等于fe-al-si-zr合金的0.05％至小于或等于1％，晶粒细化剂包含硼化铬(iii)和硼化钽中的至少一种。
5、在其它特征中，所述fe-al-si-zr合金具有大于或等于4,800千克/立方米至小于或等于5,200千克/立方米的密度，所述fe-al-si-zr合金具有大于或等于0.61千焦耳/千克-开尔文至小于或等于0.67千焦耳/千克-开尔文的比热容量，并且fe-al-si-zr合金具有大于或等于约11瓦/米-开尔文至小于或等于13瓦/米-开尔文的导热率。
6、在其它特征中，绝热材料包括高熵合金、高熵陶瓷或其组合。在其它特征中，绝热材料具有大于或等于0.4瓦/米-开尔文至小于或等于0.7瓦/米-开尔文的导热率，绝热材料具有大于或等于1.3千焦耳/千克-开尔文至小于或等于1.7千焦耳/千克-开尔文的比热容量，且绝热材料具有大于或等于1,300千克/立方米至小于或等于1,700千克/立方米的密度。
7、在其它特征中，热障层被穿孔并且包括从鼓芯的内表面延伸到耐磨层的多个通孔。在其它特征中，耐磨层的fe-al-si-zr合金经由热障层的所述多个通孔冶金结合至鼓芯的al-si合金。
8、在其它特征中，al-si合金按质量计包含大于或等于7％至小于或等于20％的硅、大于或等于0.4％至小于或等于0.9％的镁、以及大于或等于79.1％至小于或等于92.6％的铝。
9、在其它特征中，al-si合金包括359.0铸铝。在其它特征中，所述al-si合金具有大于或等于2,500千克/立方米至小于或等于2,900千克/立方米的密度，所述al-si合金具有大于或等于0.9千焦耳/千克-开尔文至小于或等于1.3千焦耳/千克-开尔文的比热容量，且al-si合金具有大于或等于约186瓦/米-开尔文至小于或等于225瓦/米-开尔文的导热率。
10、一种制造制动鼓的方法，包括：将al-si合金铸造成制动鼓芯的形状，所述制动鼓芯限定包括内表面和外表面的圆柱形本体；在制动鼓芯的内表面上直接沉积绝热材料以形成热障层；以及在热障层上方在制动鼓芯的内表面上沉积fe-al-si-zr合金，以形成耐磨层，所述耐磨层包括内摩擦表面，所述内摩擦表面构造成在车辆制动期间接合车辆的一个或多个制动衬片或蹄片，以减慢制动鼓的旋转。
11、在其它特征中，绝热材料和fe-al-si-zr合金使用定向能量沉积过程沉积在制动鼓芯的内表面上。在其它特征中，绝热材料沉积在制动鼓芯的内表面上，使得热障层被穿孔并且包括从制动鼓芯的内表面延伸到耐磨层的多个通孔。
12、其它特征中，在制动鼓芯的内表面上沉积fe-al-si-zr合金期间，fe-al-si-zr合金流入并穿过热障层中的通孔，以将耐磨层的fe-al-si-zr合金冶金结合至制动鼓芯的al-si合金。
13、一种具有复合结构的制动鼓，包括限定内摩擦表面和外表面的圆柱形本体。圆柱形本体包括包含铝(al)合金的鼓芯，所述鼓芯包括内表面和鼓芯的外表面，鼓芯的外表面限定圆柱形本体的外表面。圆柱形本体包括：热障层，所述热障层包含绝热材料且位于鼓芯的内表面上；以及耐磨层，所述耐磨层包含铁-铝-硅-锆(fe-al-si-zr)合金，位于鼓芯的内表面上，且在热障层上方，耐磨层限定圆柱形本体的内摩擦表面。
14、在其它特征中，绝热材料包括高熵合金、高熵陶瓷或其组合。在其它特征中，热障层被穿孔并且包括从鼓芯的内表面延伸到耐磨层的多个通孔。
15、方案1.一种具有复合结构的制动鼓，所述制动鼓包括：
16、限定内摩擦表面和外表面的圆柱形本体，所述圆柱形本体包括：
17、包含al-si合金的鼓芯，所述鼓芯包括内表面和鼓芯的外表面，鼓芯的外表面限定圆柱形本体的外表面；
18、热障层，所述热障层包含绝热材料且位于鼓芯的内表面上；以及
19、耐磨层，所述耐磨层包含fe-al-si-zr合金，位于鼓芯的内表面上，且在热障层上方，所述耐磨层限定圆柱形本体的内摩擦表面。
20、方案2.根据方案1所述的制动鼓，其中，耐磨层构造成在车辆制动期间接合车辆的一个或多个制动衬片或制动蹄片，以减慢圆柱形本体的旋转。
21、方案3.根据方案2所述的制动鼓，其中，圆柱形本体构造成与车辆的车轴联接，以响应于所述一个或多个制动衬片或制动蹄片接合耐磨层而减慢连接到车轴的一个或多个车轮的旋转。
22、方案4.根据方案1所述的制动鼓，其中，fe-al-si-zr合金按质量计包含大于或等于45％至小于或等于60％的铁、大于或等于35％至小于或等于45％的铝、大于或等于1％至小于或等于3％的锆、以及大于或等于0.5％至小于或等于2％的硅。
23、方案5.根据方案4所述的制动鼓，其中：
24、fe-al-si-zr合金按质量计包含晶粒细化剂，其量按质量计大于或等于fe-al-si-zr合金的0.05％至小于或等于1％；以及
25、晶粒细化剂包含硼化铬(iii)和硼化钽中的至少一种。
26、方案6.根据方案4所述的制动鼓，其中：
27、所述fe-al-si-zr合金具有大于或等于4,800千克/立方米至小于或等于5,200千克/立方米的密度；
28、所述fe-al-si-zr合金具有大于或等于0.61千焦耳/千克-开尔文至小于或等于0.67千焦耳/千克-开尔文的比热容量；以及
29、fe-al-si-zr合金具有大于或等于约11瓦/米-开尔文至小于或等于13瓦/米-开尔文的导热率。
30、方案7.根据方案1所述的制动鼓，其中，绝热材料包括高熵合金、高熵陶瓷或其组合。
31、方案8.根据方案7所述的制动鼓，其中：
32、绝热材料具有大于或等于0.4瓦/米-开尔文至小于或等于0.7瓦/米-开尔文的导热率；
33、绝热材料具有大于或等于1.3千焦耳/千克-开尔文至小于或等于1.7千焦耳/千克-开尔文的比热容量；以及
34、绝热材料具有大于或等于1,300千克/立方米至小于或等于1,700千克/立方米的密度。
35、方案9.根据方案7所述的制动鼓，其中，热障层被穿孔并且包括从鼓芯的内表面延伸到耐磨层的多个通孔。
36、方案10.根据方案9所述的制动鼓，其中，耐磨层的fe-al-si-zr合金经由热障层的所述多个通孔冶金结合至鼓芯的al-si合金。
37、方案11.根据方案1所述的制动鼓，其中，al-si合金按质量计包含大于或等于7％至小于或等于20％的硅、大于或等于0.4％至小于或等于0.9％的镁、以及大于或等于79.1％至小于或等于92.6％的铝。
38、方案12.根据方案11所述的制动鼓，其中，al-si合金包括359.0铸铝。
39、方案13.根据方案11所述的制动鼓，其中：
40、所述al-si合金具有大于或等于2,500千克/立方米至小于或等于2,900千克/立方米的密度；
41、所述al-si合金具有大于或等于0.9千焦耳/千克-开尔文至小于或等于1.3千焦耳/千克-开尔文的比热容量；以及
42、al-si合金具有大于或等于约186瓦/米-开尔文至小于或等于225瓦/米-开尔文的导热率。
43、方案14.一种制造制动鼓的方法，所述方法包括：
44、将al-si合金铸造成制动鼓芯的形状，所述制动鼓芯限定包括内表面和外表面的圆柱形本体；
45、在制动鼓芯的内表面上直接沉积绝热材料以形成热障层；以及
46、在热障层上方在制动鼓芯的内表面上沉积fe-al-si-zr合金，以形成耐磨层，所述耐磨层包括内摩擦表面，所述内摩擦表面构造成在车辆制动期间接合车辆的一个或多个制动衬片或蹄片，以减慢制动鼓的旋转。
47、方案15.根据方案14所述的方法，其中，绝热材料和fe-al-si-zr合金使用定向能量沉积过程沉积在制动鼓芯的内表面上。
48、方案16.根据方案15所述的方法，其中，绝热材料沉积在制动鼓芯的内表面上，使得热障层被穿孔并且包括从制动鼓芯的内表面延伸到耐磨层的多个通孔。
49、方案17.根据方案16所述的方法，其中，在制动鼓芯的内表面上沉积fe-al-si-zr合金期间，fe-al-si-zr合金流入并穿过热障层中的通孔，以将耐磨层的fe-al-si-zr合金冶金结合至制动鼓芯的al-si合金。
50、方案18.一种具有复合结构的制动鼓，所述制动鼓包括：
51、限定内摩擦表面和外表面的圆柱形本体，所述圆柱形本体包括：
52、包含铝(al)合金的鼓芯，所述鼓芯包括内表面和鼓芯的外表面，鼓芯的外表面限定圆柱形本体的外表面；
53、热障层，所述热障层包含绝热材料且位于鼓芯的内表面上；以及
54、耐磨层，所述耐磨层包含铁-铝-硅-锆(fe-al-si-zr)合金，位于鼓芯的内表面上，且在热障层上方，耐磨层限定圆柱形本体的内摩擦表面。
55、方案19.根据方案18所述的制动鼓，其中，绝热材料包括高熵合金、高熵陶瓷或其组合。
56、方案20.根据方案18所述的制动鼓，其中，热障层被穿孔并且包括从鼓芯的内表面延伸到耐磨层的多个通孔。
57、本公开的其它应用领域将从详细描述、权利要求和附图变得显而易见。详细描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，并且不旨在限制本公开的范围。
1.一种具有复合结构的制动鼓，所述制动鼓包括：
2.根据权利要求1所述的制动鼓，其中，耐磨层构造成在车辆制动期间接合车辆的一个或多个制动衬片或制动蹄片，以减慢圆柱形本体的旋转。
3.根据权利要求2所述的制动鼓，其中，圆柱形本体构造成与车辆的车轴联接，以响应于所述一个或多个制动衬片或制动蹄片接合耐磨层而减慢连接到车轴的一个或多个车轮的旋转。
4.根据权利要求1所述的制动鼓，其中，fe-al-si-zr合金按质量计包含大于或等于45％至小于或等于60％的铁、大于或等于35％至小于或等于45％的铝、大于或等于1％至小于或等于3％的锆、以及大于或等于0.5％至小于或等于2％的硅。
5.根据权利要求4所述的制动鼓，其中：
6.根据权利要求4所述的制动鼓，其中：
7.根据权利要求1所述的制动鼓，其中，绝热材料包括高熵合金、高熵陶瓷或其组合。
8.根据权利要求7所述的制动鼓，其中：
9.根据权利要求7所述的制动鼓，其中，热障层被穿孔并且包括从鼓芯的内表面延伸到耐磨层的多个通孔。
10.根据权利要求9所述的制动鼓，其中，耐磨层的fe-al-si-zr合金经由热障层的所述多个通孔冶金结合至鼓芯的al-si合金。
