[发明专利]一种含Ti3SiC2相的碳纤维增强陶瓷基体摩擦材料及其制备方法

权利要求书

1.一种含Ti3SiC2相的碳纤维增强陶瓷基体摩擦材料，其特征在于：以质量百分比计包括下述组成：

Ti3SiC2 10-30wt.％；

SiC 10-30wt.％；

单质Si小于0.8wt.％；

所述含Ti3SiC2相的碳纤维增强陶瓷基体摩擦材料通过下述步骤制备：

步骤一

将碳纤维预制体置于沉积炉中，通过CVI沉积热解炭增密，增密幅度为0.1～0.4g/cm³；得到含有热解炭的碳纤维预制体；所述含有热解炭的碳纤维预制体的密度为0.5-0.7g/cm³；

步骤一中，CVI沉积热解炭增密时所用碳源气体为碳氢气体，所用稀释气体为氮气、氢气或其混合气体；

CVI沉积热解炭增密时，沉积温度为900～1100℃，沉积时间为10-40小时；

步骤二

依次按浸渍处理、固化处理、碳化处理的方式对步骤一所得含有热解炭的碳纤维预制体进行处理，得到密度为1.0-1.3g/cm³的碳/碳多孔体；

所述浸渍处理是将步骤一所得含有热解炭的碳纤维预制体或碳化处理后的坯体置于浸渍液中进行加压浸渍处理；所述浸渍液中含有A、B、C，所述A由石墨粉、炭黑粉、碳化硅粉、TiC粉按照质量比，石墨粉：炭黑粉：碳化硅粉：TiC粉＝10～3:5～1:5～1:2～0.5组成；所述B为树脂，所述C为磷酸；所述A与B的质量比为1：5～2，所述C与B的质量比为1～10:100；所述石墨粉为鳞片石墨粉或颗粒石墨粉，所述石墨粉的粒度为50-150微米；所述炭黑粉的粒度为50-150微米；所述TiC粉的粒度为50-100微米；所述碳化硅粉为β-SiC粉末，粒度为10-50微米；

所述固化处理的温度为180-210℃；单次固化的时间为2-4小时；

所述碳化处理的温度为800-900℃；单次碳化处理的时间为20-40小时；

加压浸渍处理时，控制压力为0.5-3MPa；单次加压浸渍的时间为1-3小时，浸渍温度为50-70℃；

步骤三

取理论需硅量的1.2～1.5倍硅粉，置于石墨坩锅中铺平并轻压，然后将步骤二所得碳/碳多孔体放于硅粉上，最后将装有硅粉和碳/碳多孔体的石墨坩锅置于高温真空炉中，真空条件下加热至1420-1700℃并保温0.5-1小时进行非浸泡式定向熔硅浸渗，完成熔硅浸渗获得最终密度为1.9-2.3g/cm³的碳纤维增强陶瓷基复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种含Ti3SiC2相的碳纤维增强陶瓷基体摩擦材料，其特征在于，步骤一中所述碳纤维预制体的制备方法为：

将40-60毫米的碳纤维网胎依次循环叠加，然后采用带下倒钩刺的针对叠加的网胎进行反复针刺制成密度为0.1～0.2g/cm³的碳纤维网胎层后，按设计的尺寸切割，得到预制体1；然后将预制体1与多层无纬布采用穿刺缝合的方式缝合在一起，得到所述碳纤维预制体，所述碳纤维预制体的密度为0.3-0.6g/cm³。

3.根据权利要求2所述的一种含Ti3SiC2相的碳纤维增强陶瓷基体摩擦材料，其特征在于：所述碳纤维预制体含有下述结构:在两层预制体1的中间设有碳纤维无纬布长纤维层。

4.根据权利要求1所述的一种含Ti3SiC2相的碳纤维增强陶瓷基体摩擦材料，其特征在于：步骤二中，将石墨粉、炭黑粉、碳化硅粉、TiC粉按照质量比为10～3:5～1:5～1:2～0.5的比例放置于装有水的钢制球磨罐中，球磨1-2小时后干燥，并采用100目的网筛过筛，筛下物即为A；

得到A后，在50-70℃将A与B混合均匀；

将A与B混合均匀后，再将C加入，搅拌2-5小时，得到浸渍液。