[发明专利]一种基于快速沉积工艺的碳/碳（陶）复合材料刹车盘制备设备及其制备方法

权利要求书

1.一种基于快速沉积工艺的碳/碳(陶)复合材料刹车盘制备设备，其特征在于，包括高温气相沉积炉炉体与炉体内石墨或碳/碳复合材料工装，炉体内部空间被石墨或碳/碳复合材料工装分为气体预热区和气体沉积区，所述气体预热区根据进气位置的不同，其位置可位于炉体的上部或下部，所述气体预热区通过石墨或碳/碳复合材料管道与进气孔和所述气体沉积区设有的一个或一个以上进气柱相连通；所述气体沉积区顶部或底部设有的出气孔与真空泵系统连通。

2.根据权利要求1所述的基于快速沉积工艺的碳/碳(陶)复合材料刹车盘制备设备，其特征在于，若干碳纤维预制体依次套在所述进气柱上，每层所述碳纤维预制体之间用高度为2～20mm小碳块支撑形成2～20mm与所述进气孔连通的气体通道，在每个进气柱上的所述纤维预制体外部套有一石墨或碳/碳复合材料套筒，该套筒与所述纤维预制体外缘形成一个宽度为2～20mm的环形窄缝，该环形窄缝与所述进气孔连通。

3.一种根据权利要求1所述的基于快速沉积工艺的刹车盘制备设备制备碳/碳复合材料刹车盘或碳/陶复合材料刹车盘胚体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将碳纤维预制体石墨化处理；

2)装炉，将石墨化处理后的若干碳纤维刹车盘预制体依次套在所述进气柱上，在每个进气柱上的所述碳纤维预制体外部套有一石墨或碳/碳复合材料套筒；

3)吹扫；

4)开启冷却水循环系统；

5)升温；

6)快速沉积，将碳源气体从高温气相沉积炉顶部或底部通入，气体预热后经所述进气柱中心进入，分别从进气柱不同高度的预留侧孔流出，并在每层预制体表面快速流过，后经所述套筒壁面与刹车盘预制体之间窄缝向上流出炉体；

7)石墨化处理；

8)机加工处理，将石墨化后的坯体根据刹车盘最终结构设计进行精细加工打磨，碳/碳复合材料刹车盘或碳/陶复合材料刹车盘胚体完成。

4.根据权利要求1所述的制备碳/碳复合材料刹车盘或碳/陶复合材料刹车盘胚体的方法，其特征在于，所述步骤1)中，将所述碳纤维预制体石墨化处理为在高温炉中在2200℃～2600℃石墨化处理2～5h。

5.根据权利要求1所述的制备碳/碳复合材料刹车盘或碳/陶复合材料刹车盘胚体的方法，其特征在于，所述步骤2)中，若干碳纤维预制体依次套在所述进气柱上，每层所述碳纤维预制体之间用高度为2～20mm小碳块支撑形成2～20mm与所述进气孔连通的气体通道，在每个进气柱上的所述纤维预制体外部套有一石墨或碳/碳复合材料套筒，该套筒与所述刹车盘外缘形成一个宽度为2～20mm的环形窄缝，该环形窄缝与所述进气孔连通。

6.根据权利要求1所述的制备碳/碳复合材料刹车盘或碳/陶复合材料刹车盘胚体的方法，其特征在于，所述步骤3)中，用高纯Ar或高纯N₂对整个高温气相沉积炉内进行吹扫，吹扫时间持续1～5h。

7.根据权利要求1所述的制备碳/碳复合材料刹车盘或碳/陶复合材料刹车盘胚体的方法，其特征在于，所述步骤5)中，升温速度控制在50℃/h～150℃/h，当温度达到800℃～1100℃时开始保温。

8.根据权利要求1所述的制备碳/碳复合材料刹车盘或碳/陶复合材料刹车盘胚体的方法，其特征在于，所述步骤6)中，碳源气体为天然气，甲烷，乙烷，乙烯，丙烷或丙烯。

9.根据权利要求7所述制备碳/碳复合材料刹车盘或碳/陶复合材料刹车盘胚体的方法，其特征在于，所述步骤6)中，碳源气体流量控制在5m³/h～50m³/h，压强控制在3kPa～50kPa，沉积区中心温度在800℃～1100℃之间，沉积时间控制在50～250h。

10.根据权利要求1所述制备碳/碳复合材料刹车盘或碳/陶复合材料刹车盘胚体的方法，其特征在于，所述步骤7)中，所述石墨化处理为经过所述步骤6)处理的碳/碳复合材料坯体放入高温热处理炉中在2200～2600℃环境下处理2～5h。