一种Cf/C‑SiC复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术所设计的复合材料包括碳纤维预制体、基体碳、填充物以及类金刚石；所述基体碳均匀附着于预制体的碳纤维上，构成带有基体碳的碳纤维预制体；所述填充物填充于带有基体碳的碳纤维预制体内和包覆于带有基体碳的碳纤维预制体外，构成半成品，所述类金刚石包覆在半成品上形成类金刚石层；所述填充物中含有Ti元素、Si元素、C元素、Mo元素。本发明专利技术采用CVI+SI+RMI+PECVD四种工艺组合的方法，制得了具有致密度高、热膨胀系数小、摩擦系数小、自润滑性高、热导率高、抗氧化抗热震、耐烧蚀耐磨损、高强度高韧性等优点的成品，同时本发明专利技术工艺简单、制备周期短、设备要求低、成本低、且能实现净成型，便于大规模工业化应用。

A kind of C

The composite material of the invention designs include carbon fiber preform, carbon matrix, filler and diamond-like carbon fiber; the carbon matrix uniformly attached to the preform, a carbon fiber preform with carbon matrix; carbon fiber preform in vitro the filler is filled in with a matrix of carbon fiber preform and with the carbon coated on the substrate, a half finished product, the diamond coated diamond layer in half finished product; the filling contains elements of Ti, Si, C elements and Mo elements elements in. The invention adopts the method of four kinds of CVI+SI+RMI+PECVD technology combination, is prepared with high density and small thermal expansion coefficient, friction coefficient, self lubrication, high thermal conductivity, high thermal shock resistance, anti ablation wear resistance, high strength and high toughness etc. the products at the same time, the invention has the advantages of simple process, short preparation period, low equipment requirements, low cost, and can realize the net shape, and is convenient for large-scale industrial application.

【技术实现步骤摘要】
一种Cf/C-SiC复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于机械材料领域，更具体地涉及一种Cf/C-SiC复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
活塞是汽车发动机的“心脏”，承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。随着汽车行业的迅速发展，像法拉利、兰博基尼等高端跑车对“心脏”的要求越来越苛刻。为了延长活塞的使用寿命及提高其使用安全性，不得不设计各种异型结构和采用先进的涂层处理技术。其实在实际应用中，设计异形外圆复合型面、异型销孔等结构，往往会使部件结构设计复杂化，增加加工的难度，而且也增加了研制和使用费用。即便之前所用的铸铁活塞和铝合金活塞开发出了各种先进涂层的处理技术，也显然已经不能满足其高转速、高压力、高热冲击的工况，反而这种长周期、高成本的研发生产涂层的费用令制造商们苦不堪言。近期，相关单位和企业提出了一种碳纤维活塞，即碳纤维增强碳基复合材料制造的活塞，包括头部、裙部和销座，这种复合材料制备的活塞确实具有一定的高温高强度、密度小、摩擦系数小等优点。然而截至目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种C

【技术特征摘要】
1.一种Cf/C-SiC复合材料，其特征在于：所述Cf/C-SiC复合材料包括碳纤维预制体、基体碳、填充物以及类金刚石；所述基体碳均匀附着于预制体的碳纤维上，构成带有基体碳的碳纤维预制体；所述填充物填充于带有基体碳的碳纤维预制体内和包覆于带有基体碳的碳纤维预制体外，构成半成品，所述类金刚石包覆在半成品上形成类金刚石层；所述填充物中含有Ti元素、Si元素、C元素、Mo元素；填充物中的Ti元素以碳化钛、硅碳钛中任意一种或两种方式存在；填充物中的Si元素以SiC、单质Si、硅碳钛、硅化钼中至少一种方式存在；填充物中的C元素以SiC、硅碳钛、硅碳钛中至少一种方式存在；填充物中的Mo元素以零价钼、硅化钼、碳化钼中至少一种方式存在。2.根据权利权利要求1所述的一种Cf/C-SiC复合材料，其特征在于：所述Cf/C-SiC复合材料含有硅碳钛相、硅化钼相、碳化钼相。3.根据权利权利要求1所述的一种Cf/C-SiC复合材料，其特征在于：选取质量为B的半成品，测量所取半成品中Ti元素与Mo元素的质量之和，并定义为A，则A/B＝0.04-0.08。4.根据权利权利要求1所述的一种Cf/C-SiC复合材料，其特征在于：钛与Mo的质量比为0.6-1.04:1。5.根据权利权利要求1所述的一种Cf/C-SiC复合材料，其特征在于：碳纤维预制体的密度为0.5-0.6g/cm3；带有基体碳的碳纤维预制体的密度为1.3～1.4g/cm3；半成品的密度为1.8～1.9g/cm3；所述Cf/C-SiC复合材料的密度为1.82～1.92g/cm3。6.一种制备如权利要求1-5任意一项所述Cf/C-SiC复合材料的方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一将碳纤维编织成预制体，然后进行化学气相渗透沉积基体碳；得到密度为1.3～1.4g/cm3的带有基体碳的碳纤维预制体；所述预制体的密度为0.5～0.6g/cm3；步骤二将步骤一所得带有基体碳的碳纤维预制体置于含Ti、Mo的浸渍液中浸渍，浸渍后，干燥，得到含有Ti、Mo的预制体；步骤三将步骤二所得含有Ti、Mo的预制体包埋于Si粉中，在真空气氛下，于1500-1750℃进行渗硅处理；得到密度为1.8～1.9g/cm3的半成品；步骤四在步骤三所得半成品表面包覆一层类金刚石层；得到成品。7.根据权利要求6所述的一种Cf/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙少伟，欧阳晓平，齐福刚，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43