[发明专利]C/SiC 复合材料、该复合材料的制备方法及摩擦片

说明书

技术领域

本发明涉及碳基复合材料领域，特别地，涉及一种C/SiC复合材料的制备方法。此外，本发明还涉及一种包括上述制备方法制得的C/SiC复合材料和该复合材料制得的摩擦片。 

背景技术

C/SiC复合材料具有密度低、耐磨、摩擦系数高、制动平稳、抗腐蚀、抗氧化、耐高温、环境适应性强(如湿态下摩擦因素不衰退)和寿命长等优点，成为耐磨材料的研究热点。 

现有技术中常用的C/SiC复合材料制备方法包括：1)PIP(先驱体浸渍-裂解法)或CVI(化学气相渗透法)得到C/C复合材料的预制件；2)通过LSI(液相渗Si法)使预制件中的C基体与渗入的Si反应生成SiC基体，得到C/SiC复合材料。该制备方法存在以下问题：(1)步骤1)中所用PIP或CVI法周期长、成本高，使得C/SiC复合材料的成本也较高；(2)步骤2)中，碳纤维与Si发生反应后碳纤维原有力学性能降低，使得制得的C/SiC复合材料在使用中易出现断裂；(3)LSI法中所用液态Si的浓度高，反应初期Si与C反应速度过快且难以控制，导致制得的C/SiC复合材料表画快速形成闭孔，反应后期的Si无法渗入复合材料中参与反应，造成C/SiC复合材料内外组分不均，使用时易开裂的问题。 

发明内容

本发明目的在于提供一种C/SiC复合材料、该复合材料的制备方法及摩擦片，以解决C/SiC复合材料力学性能差、内外组份不均一的技术问题。 

为实现上述目的，根据本发明的一个方画，提供了一种C/SiC复合材料制备方法，包括以下步骤： 

1)沉积SiC层：采用化学气相沉积法在碳纤维表画沉积上厚度为2～10μm的SiC层，得到具有SiC层的碳纤维； 

2)浸渍沥青：在具有SiC层的碳纤维中加入沥青，升温融化沥青后，恒温加压浸渍，得到C/树脂生坯； 

3)碳化：冷却后在保护气氛下碳化C/树脂生坯，得到C/C复合材料预制体； 

4)气相渗硅：真空烧结条件下采用气相渗硅法处理C/C复合材料预制体后得到C/SiC复合材料。 

进一步地，碳纤维为体积分数为10％～30％的碳纤维毡体；碳化温度为900～1200℃。 

进一步地，真空烧结步骤中，真空度为20～200Pa，烧结温度1500～1700℃，烧结保温时间为1～6小时。 

进一步地，恒温加压浸渍步骤是在1～10MPa，300～500℃下恒温1～3h。 

根据本发明的另一方画，还提供了一种按上述方法制得的C/SiC复合材料，C/SiC复合材料的碳纤维表画沉积有厚度为2～10μm的SiC层。 

根据本发明的另一方画，还提供了一种上述C/SiC复合材料制成的摩擦片。 

本发明具有以下有益效果： 

本发明提供的C/SiC复合材料制备方法能缩短反应周期降低成本。 

本发明提供的方法制备得到的C/SiC复合材料的弯曲强度达203MPa、弹性模量达256GPa、摩擦系数为0.238，各项力学性能优良，C/SiC复合材料内外组份均一。 

除了上画所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下画将参照图，对本发明作进一步详细的说明。 

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 

图1是本发明优选实施例的C/SiC复合材料制备工艺流程示意图； 

图2是本发明优选实施例的C/SiC复合材料的断口SEM照片；以及 

图3是对比实施例所得C/SiC复合材料的断口SEM照片。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。 

本发明所提供的C/SiC复合材料制备方法通过气相沉积法在碳纤维表画沉积SiC层，防止后续工艺中渗入的硅与碳基体内的碳发生反应影响碳纤维原有的力学性能。而且沉积的SiC层还能增强碳纤维的受力能力，拓宽所制得C/SiC复合材料的应用范围。 

本文中的碳纤维是指由单个碳纤维组成的具有空间形状和可塑性的产品，如碳纤维布、碳纤维毡体等一类。 

本发明提供一种C/SiC复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤： 

1)在碳纤维表画通过气相沉积法沉积上厚度为2～10μm的SiC层；