[发明专利]一种梯度结构金属型C/C复合材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种梯度结构金属型C/C复合材料及其制备方法和应用，属于电力机车用材料开发技术领域。本发明所设计的复合材料包括粘结层、摩擦层，所述粘结层内均匀分布有第一铜材和炭/炭复合材料；所述粘结层中，第一铜材占粘结层总质量的30‑70％；摩擦层内均匀分布有第二铜材和炭/炭复合材料，第二铜材占摩擦层总质量的20‑60％。其制备方法为：将碳纤维预制体设计为上下两层结构；下层结构为粘结层，上层结构为摩擦层；采用接力式针刺的方法在垂直于铺层方向引入铜丝或碳纤维束，将上下两层编织成一个整体；然后经热解碳沉积、聚合物浸渍‑炭化处理得到样品。本发明结构设计合理，制备工艺简单所得产品性能优良。

主权项

1.一种梯度结构金属型C/C复合材料；其特征在于：包括粘结层（1）、摩擦层（2），所述粘结层（1）、摩擦层（2）构成一个整体；所述粘结层（1）内均匀分布有第一铜材和炭/炭复合材料；所述粘结层（1）中，第一铜材占粘结层（1）总质量的A%，所述A的取值范围为30‑70；所述摩擦层（2）内均匀分布有第二铜材和炭/炭复合材料，第二铜材占摩擦层（2）总质量的B%，所述B的取值范围为20‑60；且A‑B大于0；粘结层（1）的厚度为1‑8mm；摩擦层（2）的厚度为12‑17mm；所述梯度结构金属型C/C复合材料的制备方法，包括下述步骤：步骤一碳纤维预制体的制备将碳纤维预制体设计为上下两层结构；下层结构为粘结层，上层结构为摩擦层；所述粘结层由0°无纬炭布、碳纤维网胎、铜材、90°无纬炭布、碳纤维网胎、铜材、0°无纬炭布依次循环叠加，所述摩擦层由单层0°无纬炭布、碳纤维网胎、铜材、90°无纬炭布、碳纤维网胎依次循环叠加，采用接力式针刺的方法在垂直于铺层方向引入铜丝或碳纤维束，将上下两层编织成一个整体；得到碳纤维预制体；步骤二沉积热解碳对步骤一所得碳纤维预制体进行化学气相沉积热解碳处理，得到孔隙率小于等于30%的C/C复合材料坯体；步骤三 聚合物浸渍‑炭化处理对步骤二所得C/C复合材料坯体进行聚合物浸渍‑炭化处理，得到梯度结构金属型C/C复合材料；所述梯度结构金属型C/C复合材料的平均密度与步骤二所得的C/C复合材料坯体的平均密度之比为1.1‑2：1。