[发明专利]一种结构功能一体化C/C-SiC摩擦材料及制备方法

权利要求书

1.一种结构功能一体化C/C-SiC摩擦材料的制备方法，其特征在于：所述C/C-SiC摩擦材料包括力学性能层(1)、两层应力缓解层(2)和两层抗磨损层(3)；力学性能层(1)为中心层，两边依次为应力缓解层(2)和抗磨损层(3)；所述抗磨损层(3)中含有短切碳纤维、热解碳相及硬质陶瓷相且均匀弥散分布，其中陶瓷相含量为60～80％；所述应力缓解层(2)和力学性能层(3)为无维布长纤维、SiC、Si和热解碳构成；

所述制备方法的具体步骤如下：

步骤1、结构功能一体化碳纤维预制体的制备：

步骤1.1、制备抗磨损层碳纤维预制体结构A1：将单层网胎循环叠加至设计厚度后采用接力式针刺的方法使其成为一体，为抗磨损层碳纤维预制体结构A1；

步骤1.2、在结构A1上制备应力缓解层碳纤维预制体结构B1：将单层0°无纬布、1～10层碳纤维网胎、90°无纬布、1～10层碳纤维网胎依次循环叠加铺层至设计厚度后采用接力式针刺的方法使其与结构A1成为一体；结构B1在循环铺层过程中需逐渐降低网胎层数及无维布中纤维束之间的间距，使无维布含量沿铺层方向呈梯度分布；

步骤1.3、在结构B1上制备力学性能层碳纤维预制体结构C：将单层0°无纬布、单层碳纤维网胎、90°无纬布、单层碳纤维网胎依次循环叠加铺层至设计厚度后采用接力式针刺的方法使其与步骤1.2制备的碳纤维预制体成为一体；

步骤1.4、在结构上C制备应力缓解层碳纤维预制体结构B2：将单层0°无纬布、1～10层碳纤维网胎、90°无纬布、1～10层碳纤维网胎依次循环叠加铺层至设计厚度后采用接力式针刺的方法使其与步骤1.3制备的预制体成为一体；所述应力缓解层碳纤维预制体结构B2在循环铺层过程中需逐渐增加网胎层数及无维布中纤维束之间的间距，使无维布沿铺层方向呈梯度分布；

步骤1.5、在结构上B2制备抗磨损层碳纤维预制体结构A2：将单层网胎循环叠加至设计厚度后采用接力式针刺的方法使其与步骤1.4中制备的预制体成为一体；

步骤2、制备多孔C/C预制体：将步骤1得到的结构功能一体化碳纤维预制体通过化学气相渗透CVI沉积热解碳得到密度为1.3～1.7g/cm³的结构功能一体化C/C复合材料，然后在真空条件下，进行高温热处理，热处理温度为2000～2600℃，保温时间为0.5～4h；

步骤3、陶瓷化：将步骤2得到的结构功能一体化C/C预制体在真空条件下，进行液硅浸渗LSI或先驱体浸渍裂解PIP得到结构功能一体化C/C-SiC摩擦材料。

2.根据权利要求1所述结构功能一体化C/C-SiC摩擦材料的制备方法，其特征在于：所述应力缓解层(2)中无维布层含量低于力学性能层。

3.根据权利要求1所述结构功能一体化C/C-SiC摩擦材料的制备方法，其特征在于：所述应力缓解层(2)与抗磨损层(3)厚度比为1～2:2～4。

4.根据权利要求1所述结构功能一体化C/C-SiC摩擦材料的制备方法，其特征在于：所述力学性能层碳纤维预制体结构C相比于其它结构层网胎层含量最低、无维布层含量最高。

5.根据权利要求1所述结构功能一体化C/C-SiC摩擦材料的制备方法，其特征在于：所述抗磨损层碳纤维预制体结构A1和A2的体密度约为0.2g/cm³。