[发明专利]一种净尺寸C/SiC陶瓷基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种净尺寸C/SiC陶瓷基复合材料的制备方法。所述制备方法包括：(1)提供碳/碳基体；(2)对所述碳/碳基体进行超声干燥洁净处理，并将ZrC‑ZrB₂喷涂剂喷涂于所述碳/碳基体表面，得到多孔碳/碳复合材料；(3)以硅合金为反应物，采用反应熔渗法将所述多孔碳/碳复合材料制成净尺寸C/SiC陶瓷基复合材料。该制备方法通过利用ZrC、ZrB₂与硅的热膨胀系数相差较大的特点，使得在材料表面残留堆积的硅呈现疏松多孔结构，借助于简单打磨，可获得净尺寸成型的C/SiC陶瓷基复合材料，从而减少后续机械加工，有效降低成本，解决了传统反应熔渗法制备C/SiC陶瓷基复合材料表面残留合金较多的问题。

技术领域

本发明涉及陶瓷基复合材料的制备技术领域，尤其涉及一种净尺寸C/SiC陶瓷基复合材料的制备方法。

背景技术

C/SiC陶瓷基复合材料，即为碳纤维增强碳化硅基体的陶瓷基复合材料，具有轻质、抗氧化、耐烧蚀、耐腐蚀、高模量等优点，可以作为耐高温结构和耐摩擦等材料，广泛应用于航空航天、高性能制动刹车系统等领域。

随着以高铁为代表的高速列车发展迅猛，对列车刹车闸片等制动摩擦材料性能要求越来越高，其从笨重、易生锈、寿命短、噪声大、性能较差的铸铁逐步转向性能优异的C/C复合材料，但C/C复合材料也存在着成本高、生产周期长等问题。C/SiC陶瓷基复合材料，凭借着低密度(＜2.0g/cm³)、耐摩擦、低噪音、无火花、低成本等特点，能够满足高速列车、高性能跑车、重型卡车、飞机等对安全制动的需求，自20世纪90年代起，各国就开始对C/SiC陶瓷基复合材料开展系统深入研究。德国的研究人员尝试将C/SiC陶瓷基复合材料制成汽车刹车盘，并首次应用于高性能的保时捷汽车，后续在法拉利等赛车上得到小范围应用。C/SiC陶瓷基复合材料研制的闸片也在日本新干线高速列车制动系统上得到应用。

反应熔渗法，是通过高温合金与基体反应，形成陶瓷基复合材料的一种方法。C/SiC陶瓷基复合材料，通过反应熔渗法研制，具有低成本、制备周期短等优势。但该方法制备得到的C/SiC陶瓷基复合材料的表面经常会有残留硅(图1)，硬度较高，必须经过机械加工处理，使其平整，从而使得制备周期延长，生产成本增高。

为了充分发挥反应熔渗法在制备C/SiC陶瓷基复合材料的优势，确保其在低成本、高性能刹车盘领域的优势，亟需解决现有反应熔渗工艺存在的C/SiC陶瓷基复合材料表面合金残留的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是现有反应熔渗工艺制备C/SiC陶瓷基复合材料表面有合金残留，导致复合材料硬度较高，必须经过机械加工处理，使其平整，从而使得制备周期延长，生产成本增高的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种净尺寸C/SiC陶瓷基复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)提供碳/碳基体；

(2)对所述碳/碳基体进行超声干燥洁净处理，并将ZrC-ZrB₂喷涂剂喷涂于所述碳/碳基体表面，得到多孔碳/碳复合材料；

(3)以硅合金为反应物，采用反应熔渗法将所述多孔碳/碳复合材料制成净尺寸C/SiC陶瓷基复合材料。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：