一種用于高速動車剎車盤的陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于高速動車剎車盤的陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法。由梯度SiC基體和C/C骨架組成，其特征在于梯度SiC基體是由碳化硅和碳組成，基體中碳化硅和碳的比例從0增至100％，所述C/C骨架是在碳纖維編織體上沉積一層碳基體，通過化學(xué)氣相沉積的方法依次以一氯甲基硅烷、二氯甲基硅烷和三氯甲基硅烷為前驅(qū)體，得到不同比例的SiC和C基體。本發(fā)明很好的結(jié)合了C/C復(fù)合材料和C/SiC復(fù)合材料的優(yōu)點，能夠有效緩解因為熱震而帶來的熱應(yīng)力，抗熱震性能得到顯著的增強，在高速動車剎車盤上具有巨大的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種用于高速動車剎車盤的陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，特別是涉及一種用于高速動車剎車盤的陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)背景
[0002]剎車盤是機動車輛制動系統(tǒng)的A類關(guān)鍵零部件，其性能的好壞直接關(guān)系到機動車運行的安全性和可靠性。C/SiC(碳纖維增強碳化硅)陶瓷基復(fù)合材料剎車盤與目前服役的C/C復(fù)合材料剎車盤相比具有耐腐蝕、耐磨損、抗氧化、摩擦系數(shù)高等一系列優(yōu)良性能，但是由于SiC的熱膨脹系數(shù)較大，C/SiC復(fù)合材料在實際應(yīng)用中所承受的嚴(yán)重?zé)嵴穑沟肅/SiC復(fù)合材料易開裂，且極易損傷C纖維，嚴(yán)重影響其力學(xué)性能。因此制備梯度SiC增密多孔C/C骨架的陶瓷基復(fù)合材料很好的結(jié)合了 C/C復(fù)合材料和C/SiC復(fù)合材料的優(yōu)點。為了防止C纖維不受損傷，保證復(fù)合材料的強度不下降，首先在C纖維編織體上制備C/C骨架，這對C纖維起到保護作用。而在C/C骨架上化學(xué)氣相沉積梯度SiC能夠有效緩解因為熱震而帶來的熱應(yīng)力，抗熱震性能得到顯著的增強，同時與C/C復(fù)合材料相比抗氧化性能也顯著提高了。該材料在高速動車剎車盤上具有巨大的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有C/C復(fù)合材料以及C/SiC復(fù)合材料剎車盤的缺陷，提供了一種能夠應(yīng)用于高速動車的剎車盤及其制造方法。
[0004]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:提供了一種用于高速動車剎車盤的陶瓷基復(fù)合材料，由梯度SiC基體和C/C骨架組成，其特征在于梯度SiC基體是由碳化硅和碳組成，基體中碳化硅和碳的比例從O增至100%。所述梯度SiC是通過化學(xué)氣相沉積方法在多孔C/C骨架上制備梯度SiC基體從而增`密復(fù)合材料。所述C/C骨架是在碳纖維編織體上沉積一層碳基體，碳基體厚度為10~1000 μ m。
[0005]本發(fā)明還公開了一種用于高速動車剎車盤的陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括下述順序的步驟:
[0006](I)碳纖維編織或疊層形成具有高速動車剎車盤形狀的織物增強結(jié)構(gòu)；
[0007](2)通過化學(xué)氣相沉積、化學(xué)氣相滲透或液相浸潰的方法合成C/C骨架；
[0008](3)通過化學(xué)氣相沉積的方法依次以一氯甲基硅烷、二氯甲基硅烷和三氯甲基硅烷為前驅(qū)體，得到不同比例的SiC和C基體，每種前驅(qū)體在沉積過程中都是以氬氣為稀釋氣，氫氣為反應(yīng)氣，沉積溫度800~1200°C，沉積時間:10~120h ；
[0009](4)將復(fù)合材料進行加工打磨處理；
[0010](5)得到可用于高速動車剎車盤的陶瓷基復(fù)合材料。
[0011]本發(fā)明的有益效果:(1)在C纖維編織體上制備C/C骨架，這對C纖維起到保護作用，保證材料的韌性和強度；(2)在C/C骨架上化學(xué)氣相沉積梯度SiC能夠有效緩解因為熱震而帶來的熱應(yīng)力，抗熱震性能得到顯著的增強，同時與C/C復(fù)合材料相比抗氧化性能也顯著提高了 ；(3)碳化硅陶瓷基體耐磨耐熱及散熱性能好，是高速動車剎車盤的重要候選材料。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定。
[0013]實施例
[0014]一種用于高速動車剎車盤的陶瓷基復(fù)合材料，由梯度SiC基體和C/C骨架組成，其特征在于梯度SiC基體是由碳化硅和碳組成，基體中碳化硅和碳的比例從O增至100%。所述梯度SiC是通過化學(xué)氣相沉積方法在多孔C/C骨架上制備梯度SiC基體從而增密復(fù)合材料。所述C/C骨架是在碳纖維編織體上沉積一層碳基體，碳基體厚度為500 μ m。
[0015]上述陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下:
[0016](I)碳纖維編織或疊層形成具有高速動車剎車盤形狀的織物增強結(jié)構(gòu)；
[0017](2)通過液相浸潰的方法合成C/C骨架；
[0018](3)通過化學(xué)氣相沉積的方法依次以一氯甲基硅烷、二氯甲基硅烷和三氯甲基硅烷為前驅(qū)體，得到不同比例的SiC和C基體，每種前驅(qū)體在沉積過程中都是以氬氣為稀釋氣，氫氣為反應(yīng)氣，沉積溫度1000°c，沉積時間:50h ；
[0019](4)將復(fù)合材料進行加工打磨處理；
[0020](5)得到可用于高速動車剎車盤的陶瓷基復(fù)合材料。
【權(quán)利要求】
1.一種用于高速動車剎車盤的陶瓷基復(fù)合材料，由梯度SiC基體和C/C骨架組成，其特征在于梯度SiC基體是由碳化硅和碳組成，基體中碳化硅和碳的比例從O增至100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述梯度SiC是通過化學(xué)氣相沉積方法在多孔C/C骨架上制備梯度SiC基體從而增密復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述C/C骨架是在碳纖維編織體上沉積一層碳基體，碳基體厚度為10~1000 μ m。
4.一種用于高速動車剎車盤的陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括下述順序的步驟: (1)碳纖維編織或疊層形成具有高速動車剎車盤形狀的織物增強結(jié)構(gòu)； (2)通過化學(xué)氣相沉積、化學(xué)氣相滲透或液相浸潰的方法合成C/C骨架； (3)通過化學(xué)氣相沉積的方法依次以一氯甲基硅烷、二氯甲基硅烷和三氯甲基硅烷為前驅(qū)體，得到不同比例的SiC和C基體，每種前驅(qū)體在沉積過程中都是以氬氣為稀釋氣，氫氣為反應(yīng)氣，沉積溫度800~1200°C，沉積時間:10~12 0h ； (4)將復(fù)合材料進行加工打磨處理； (5)得到可用于高速動車剎車盤的陶瓷基復(fù)合材料。
【文檔編號】C04B35/622GK103724031SQ201310203824
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月28日
【發(fā)明者】陳照峰, 汪洋 申請人:太倉派歐技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司