[发明专利]一种高速列车用碳陶刹车材料的制造方法

权利要求书

1.一种高速列车用碳陶刹车材料的制造方法，该方法依次包括以下步骤：

步骤1，碳纤维预制体的制备

将若干层的单层0°无纬布、胎网、90°无纬布、胎网依次循环叠加到纤维预制体的厚度，并通过接力针刺制备出碳纤维预制体；其中，针刺密度为25～30针/cm²，体积密度为0.4～0.55g/cm³，其中胎网层与无纬布层的体积比约为1∶1～1∶3；

步骤2，Ti₃SiC₂浆料的制备

首先称取一定量的羧甲基纤维素钠溶于水，配成质量分数为0.5％-1％的羧甲基纤维素钠水溶液，称取一定量的粒度为0.5～2μm的Ti₃SiC₂，加入质量分数0.5％-1％的羧甲基纤维素钠水溶液中，球磨制备含Ti₃SiC₂质量分数为40～60％的Ti₃SiC₂浆料，调整pH值于9-12以控制粉料分散性，得到Ti₃SiC₂浆料；

步骤3，含Ti₃SiC₂陶瓷粉的碳纤维预制体的制备

在室温下，将步骤1制备的碳纤维预制体置入真空浸渍罐中，抽真空到罐内压力达到1000Pa以下，停止抽真空；接着将步骤2制备的Ti₃SiC₂浆料在大气压的作用下压入浸渍罐中并浸没所述的碳纤维预制体；然后对浸渍罐内的浆料施加1～2MPa的气压，保压后泄压并取出浸有Ti₃SiC₂的碳纤维预制体，然后将所述浸有Ti₃SiC₂的碳纤维预制体置于烘箱内干燥，制得均匀分布Ti₃SiC₂陶瓷粉的碳纤维预制体；

步骤4，含Ti₃SiC₂陶瓷粉的低密度碳/碳复合材料的制备

以丙烯或天然气作为反应气体，在步骤3制备的含Ti₃SiC₂陶瓷粉的碳纤维预制体内沉积热解碳，制备出密度为1.2～1.6g/cm3的含Ti₃SiC₂陶瓷粉的碳/碳复合材料；

步骤5，高温处理

将步骤4制备的碳/碳复合材料在氮气或氩气气氛下进行高温处理，得到热处理的含Ti₃SiC₂陶瓷粉的碳/碳复合材料；

步骤6：渗硅处理

将步骤5制备的热处理后的含Ti₃SiC₂陶瓷粉的碳/碳复合材料在真空炉中进行渗硅处理，继续升温后保温；保温结束后随炉冷却至室温，得到Ti₃SiC₂陶瓷粉均匀分布的碳陶刹车材料。

2.根据权利要求1所述的碳陶刹车材料的制造方法，其特征在于步骤2中所述球磨时间为24～48小时。

3.根据权利要求1或2所述的碳陶刹车材料的制造方法，其特征在于步骤3中所述的保压时间为10～30min，干燥温度为150～200℃，干燥时间为3～5小时。

4.根据权利要求1-3之一所述的碳陶刹车材料的制造方法，其特征在于步骤4中所述的沉积温度为930～1100℃，沉积时间为200～400h。

5.根据权利要求1-4之一所述的碳陶刹车材料的制造方法，其特征在于步骤5中所述的热处理温度为1450～1550℃，保温时间为1～3h。

6.根据权利要求1-5之一所述的碳陶刹车材料的制造方法，其特征在于步骤6中所述的浸渗温度为1550～1600℃，浸渗时间为1～2h；保温温度为1750～1800℃，保温时间为3～5h。