[发明专利]C/C-SiC复合材料汽车刹车盘的制备方法

说明书

本发明公开了一种C/C‑SiC复合材料汽车刹车盘的制备方法，包括：制备碳纤维预制体；将所述碳纤维预制体进行热处理；将热处理后的所述碳纤维预制体制成多孔碳纤维预制体；将所述多孔碳纤维预制体进行热处理；将进行热处理后的所述多孔碳纤维预制体进行机械加工，制得汽车刹车盘半成品；将所述汽车刹车盘半成品放入装载有Si‑Mo合金粉料和SiC粉的坩埚内进行陶瓷化处理，制得C/C‑SiC复合材料汽车刹车盘。本发明实施例突破了传统化学气相渗透法周期长、孔隙大等的弱点，采用反应熔渗法与CVI工艺相结合的工艺，提高C/SiC复合材料的致密度，也能有效阻止Si对C纤维的侵蚀作用。

技术领域

本发明涉及汽车刹车盘的制备方法，尤其涉及一种C/C-SiC复合材料汽车刹车盘的制备方法。

背景技术

C/C体系复合材料具有密度低、耐热性高、强度高、抗热冲击性高、弹性模量高等一系列优点，从20世纪70年代出现在航空技术装备最初的摩擦装置，现已广泛地应用于飞机、高铁和汽车制动、风电工业以及体育领域，这些材料在惰性介质和真空状态下，即使在高达3000℃的温度下，也能长时间工作。尽管有一系列良好的性能，但其在温度400℃且在氧化介质的状态下会发生氧化反应，导致材料的使用寿命及使用性能严重下降，限制了其进一步发展和应用。与C/C刹车材料相比，C/SiC刹车材料由于引入适量碳化硅陶瓷硬质材料作为基体，不仅保持了碳材料的优异特性，还有效提高了材料的抗氧化性和摩擦系数，而且显著改善了摩擦性能对外界环境介质(潮气、霉菌和油污等)的敏感性。德国宇航院(DLR)以高档轿车刹车盘为应用目标，率先进行了C/SiC刹车材料的研究。近年来美国四大刹车材料公司(Aircraft Braking Systems，Goodrich，Honeywell and Parker-Hannifin)组成陶瓷基复合材料航空刹车协会(CCAB)对陶瓷基复合材料作为航空刹车材料进行了评估，认为C/SiC复合材料将成为下一代航空刹车材料。C/SiC复合材料具有密度低、耐高温、高强度、摩擦性能稳定、磨损量小、制动比大和使用寿命长等优点，从20世纪末开始，已在保时捷(Porsche911Turbo)和新款奥迪A8L、法拉利等高档汽车上成功应用，在汽车、高速列车和飞机等领域引起极大关注。

C/SiC复合材料可以通过液相法或气相法制备。近年来也有研究者在传统的制备技术基础上加以创新和改善，在降低成本和生产周期上取得一定成效，但其未降低纤维受损以及残余Si这两者导致材料力学性能降低等缺点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种C/C-SiC复合材料汽车刹车盘的制备方法，旨在解决现有C/SiC复合材料可以通过液相法或气相法制备周期长，成品质量不好的问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种C/C-SiC复合材料汽车刹车盘的制备方法，包括：

碳纤维预制体制备步骤，制备碳纤维预制体；

第一热处理步骤，将所述碳纤维预制体进行热处理；

多孔碳纤维预制体制备步骤，将热处理后的所述碳纤维预制体制成多孔碳纤维预制体；

第二热处理步骤，将所述多孔碳纤维预制体进行热处理；

机加工步骤，将进行热处理后的所述多孔碳纤维预制体进行机械加工，制得汽车刹车盘半成品；

渗硅步骤，将所述汽车刹车盘半成品放入装载有Si-Mo合金粉料和SiC粉的坩埚内进行陶瓷化处理，制得C/C-SiC复合材料汽车刹车盘。

进一步地，所述渗硅步骤的实施方式为：将所述汽车刹车盘半成品放入装载有Si-Mo合金粉料与SiC粉的坩埚内，采用包埋法，放入熔融渗硅炉内进行陶瓷化，出炉得到C/C-SiC复合材料汽车刹车盘；