[发明专利]一种C/C‑ZrC‑SiC陶瓷基复合材料刹车盘及其制备方法

摘要

本发明公开了一种C/C‑ZrC‑SiC陶瓷基复合材料刹车盘及其制备方法，由C纤维、C基体、ZrC基体和SiC基体组成，其特征在于ZrC基体均匀分散在SiC基体中，ZrC基体的平均粒径尺寸在100nm，是经过一次浸渍工艺同时得到两种基体，基体的比例可调。将针刺C纤维预制体叠层制备增强结构，采用等温化学气相渗透工艺沉积热解碳制备成C/C骨架，再通过有机先驱体聚碳硅烷和聚锆硅烷的混合溶液液相浸渍裂解将ZrC基体和SiC基体引入到C/C骨架，最终完成C/C‑ZrC‑SiC陶瓷基复合材刹车盘的致密。该刹车盘材料具有强度高、耐高温、摩擦磨损性能优良等特性。

主权项

一种C/C‑ZrC‑SiC陶瓷基复合材料刹车盘的制备方法，其特征在于，所述刹车盘由C纤维、C基体、ZrC基体和SiC基体组成，ZrC基体均匀分散在SiC基体中，ZrC基体的平均粒径尺寸为100nm，经过一次浸渍同时得到两种基体ZrC基体和SiC基体，ZrC基体和SiC基体的比例可调；所述方法包括如下步骤：(1)将2D针刺碳纤维预制体叠层成具有刹车盘形状的织物增强结构；(2)采用ICVI工艺，以烷烃类气体为碳源，氮气为稀释气体，在预制体内部制备出高织构热解碳基体；具体的工艺条件为：沉积温度：900～950℃；总压：5～10kPa；丙烷流量：3～5L/min；停留时间：＜2秒。(3)将有机先驱体聚碳硅烷和聚锆氧烷以及溶剂二甲苯按照不同比例配置成复相陶瓷先驱体浸渍液。(4)采用真空浸渍的工艺，将C/C复合材料坯体浸入ZrC‑SiC复相陶瓷先驱体混合溶液中，保持浸渍液温度为50～60℃，真空度控制在1～2kPa，浸渍时间为2～4小时。(5)将浸渍后的材料在烘箱中进行交联固化处理：交联温度为120℃，交联时间为2～4小时，交联气氛为大气环境。(6)将交联固化后的材料放入热处理炉中进行陶瓷化处理。(7)将裂解后的材料进行超声清洗，去除表面陶瓷粉粒，而后放置于烘箱60℃烘干；(8)将烘干后的材料重复步骤(4)、(5)、(6)、(7)，需进行多次PIP循环过程完成材料的致密；(9)将得到的复合材料进行加工处理，得到C/C‑ZrC‑SiC陶瓷基复合材刹车盘。