[发明专利]一种高速列车用轻量一体化制动轴盘的制备方法

权利要求书

1.一种高速列车用轻量一体化制动轴盘的制备方法；所述轻量一体化制动轴盘（1）内设有轴向散热孔（21）和径向散热孔（22）；其特征在于：所述轻量一体化制动轴盘（1）的制备方法包括下述步骤：

步骤一

按单个径向散热孔（22）和轴向散热孔（21）的形貌和尺寸选择塑料材质的模具，再在其表面包裹石墨纸和/或碳纤维纸；按设定的径向散热孔和轴向散热孔的个数和分布方式将备用模具固定，然后以碳纤维为原料按轻量一体化制动轴盘的尺寸进行编织，得到预制体；所述预制体由备用模具和编织体组成；所述编织体的密度为0.5 g/cm³ ~ 0.7 g/cm³；

步骤二

将步骤一所得预制体中的碳纤维束和预埋的塑料模具进行脱胶处理后，得到预留径向散热孔和轴向散热孔、且散热孔表面附着石墨纸或碳纤维纸的预制体，进行CVI增密处理直至编织的密度为1.3g/cm³～1.6g/cm³；得到增密后的坯体；

步骤三

对坯体进行清洗、干燥；接着将其放入Si粉中，在1500～2000℃进行渗硅，得到密度为1.6g/cm³～2.4g/cm³的碳陶制动盘；

步骤四

按设计尺寸进行机加工；得到成品。

2.根据权利要求1所述的一种高速列车用轻量一体化制动轴盘的制备方法；其特征在于：石墨纸和/或碳纤维纸经过预处理后用于制备带内孔的碳碳复合材料和碳陶复合材料；

其中，石墨纸的预处理工艺包括下述方式中至少一种：采用物理沉积和/或化学沉积和/或化学反应在石墨纸的一面上生成一层熔点高于2000℃的金属、采用物理沉积和/或化学沉积和/或化学反应在石墨纸的一面上生成一层熔点高于者2000℃的碳化物；

其中，碳纤维纸的预处理包括下述方式中至少一种：在碳纤维纸上开具3D导气槽、采用物理沉积和/或化学沉积和/或化学反应生成一层热解碳，采用物理沉积和/或化学沉积和/或化学反应在碳纤维纸的一面上生成一层熔点高于2000℃的金属、采用物理沉积和/或化学沉积和/或化学反应在碳纤维纸的一面上生成一层熔点高于者2000℃的碳化物。

3.根据权利要求1所述的一种高速列车用轻量一体化制动轴盘的制备方法；其特征在于：径向散热孔（22）的孔形包括圆形、腰形、椭圆形或方形中的一种；轴向散热孔（21）的孔形为圆形孔、腰形孔或椭圆形孔中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种高速列车用轻量一体化制动轴盘的制备方法；其特征在于：部分或全部径向散热孔（22）上设有带导气槽（23）。

5.根据权利要求4所述的一种高速列车用轻量一体化制动轴盘的制备方法；其特征在于：石墨纸和/或碳纤维纸提供导气槽。

6.根据权利要求1所述的一种高速列车用轻量一体化制动轴盘的制备方法；其特征在于：径向散热孔（22）由制动轴盘的外沿向内部延伸的过程中，通气孔的孔形保持不变，但气孔的当量孔径逐步缩小。

7.根据权利要求1所述的一种高速列车用轻量一体化制动轴盘的制备方法；其特征在于；所述塑料材质为环氧树脂、聚酰胺66、ABS、PC、PP或聚醚醚酮中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种高速列车用轻量一体化制动轴盘的制备方法；其特征在于：步骤二中，将步骤一所得预制体置于保护气气氛中于1500～2300℃进行碳纤维的脱胶和预埋塑料模具脱除处理，然后进行CVI增密处理直至编织的密度为1.3 g/cm³～1.6 g/cm³；得到增密后的坯体；所述保护气选自真空、氮气、氩气中的至少一种；

所述CVI增密的条件为：将预成型后的预制体放入气相沉积炉中，持续通入碳源气体和稀释气体，碳源气体与稀释气体的体积比为0.5～2，并控制炉内气压为500～5000Pa，在900～1100℃进行化学气相沉积300～500小时，得到密度为1.3 g/cm³～1.6g/cm³的碳碳盘。