The invention relates to a carbon ceramic composite material with self lubrication and antioxidant function and a preparation method. The carbon ceramic composite material of the invention is C/C TiC Ti3SiC2, and the preparation method includes: (1) preparation and preprocessing of carbon fiber preform; (2) a carbon fiber preform with carbon fiber surface preparation protection coating; (3) with protective coating. The porous C/C preform was prepared by the thickening of the carbon fiber preform in the layer; (4) high temperature heat treatment of the porous C/C preform; (5) the mixed powder of Ti Si alloy or Ti and Si with the porous C/C preform was heat-treated with the porous C/C preform to prepare C/C TiC TiC Ti3SiC2 carbon ceramic composite. The preparation method of the invention has the advantages of simple operation, low cost and short process cycle. The prepared C/C TiC Ti3SiC2 carbon ceramic composite has the function of self lubrication and oxidation resistance, wear-resisting, and environmental pollution free.
【技术实现步骤摘要】
一种具有自润滑和抗氧化功能的碳陶复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种具有自润滑和抗氧化功能的碳陶复合材料及其制备方法,具体指一种碳纤维增强碳、碳化钛和Ti3SiC2基体碳陶复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
碳陶复合材料集碳纤维和陶瓷材料的优异性能于一体,具有密度低、强度高、耐磨损、抗氧化性能优异、抗热震性能好等优点,是一种理想的高性能摩擦制动材料,在航空、航天、高铁和汽车等工业的刹车制动系统中具有广阔的应用前景。碳纤维增强碳复合材料(C/C)和碳纤维增强碳和碳化硅双基体碳陶复合材料(C/C-SiC)是碳陶摩擦制动材料的典型代表,目前已成功应用于汽车和飞机的刹车制动系统,与传统摩擦制动材料和粉末冶金摩擦制动材料相比,表现出十分优异的摩擦磨损性能。C/C复合材料是目前应用最为广泛的一类碳基摩擦制动材料,其密度低、比热容大、耐热性好,在高负荷下仍能保持优良的摩擦性能,已经在航空飞机刹车副上获得了广泛的应用。然而,C/C复合材料的制备周期长、成本高、抗氧化性能较差,其在湿态下的摩擦因数也不稳定、对环境(干净、干燥)的要求较高,很难在使用环境差的交通工具上大规模应用。C/C-SiC复合材料由C/C复合材料发展而来,结合了碳纤维和碳化硅陶瓷材料的优势,抗氧化性能较C/C复合材料显著提高,是一种强度高、热容量大、摩擦性能优异及抗氧化性能好的碳陶摩擦制动复合材料,其所制备的刹车片不但具有碳盘的一系列优点,而且解决了碳盘静摩擦系数低、湿态摩擦系数低和干湿态下摩擦系数差异大的不足,摩擦磨损性能更优,抗氧化性能更好。C/C-SiC复合材料的制备方法包括化学气相渗透法, ...
【技术保护点】
1.一种C/C‑TiC‑Ti3SiC2碳陶复合材料,其特征在于,包括碳纤维、碳纤维保护层、碳基体、TiC基体和Ti3SiC2基体;所述碳纤维保护层包覆在碳纤维表面,碳基体、TiC基体和Ti3SiC2基体层状分布于复合材料内部,所述TiC基体位于碳基体和Ti3SiC2基体之间。
【技术特征摘要】
1.一种C/C-TiC-Ti3SiC2碳陶复合材料,其特征在于,包括碳纤维、碳纤维保护层、碳基体、TiC基体和Ti3SiC2基体;所述碳纤维保护层包覆在碳纤维表面,碳基体、TiC基体和Ti3SiC2基体层状分布于复合材料内部,所述TiC基体位于碳基体和Ti3SiC2基体之间。2.如权利要求1所述的C/C-TiC-Ti3SiC2碳陶复合材料,其特征在于,各组分按照体积百分比计算分布如下:碳纤维15-50%,碳基体10-50%,TiC基体10-40%,Ti3SiC2基体1-40%。3.权利要求1或2所述C/C-TiC-Ti3SiC2碳陶复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)碳纤维预制体的制备和预处理;(2)碳纤维预制体碳纤维表面制备保护涂层;(3)将带有保护涂层的碳纤维预制体增密制得多孔C/C预制体;(4)将多孔C/C预制体高温热处理;(5)将Ti-Si合金或Ti、Si的混合粉末与多孔C/C预制体一同高温热处理,即得。4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中碳纤维预制体的制备是对碳纤维或碳纤维布采用针刺、碳布叠层穿刺、三维编织或多维整体编织的方式制备得到纤维体积分数为10%-50%的碳纤维预制体;步骤(1)的预处理是将碳纤维预制体在真空度为5.0×10-2Pa-3Pa温度为1200-1800℃的条件下热处理1-4h。5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员:仝永刚,白书欣,胡永乐,梁秀兵,叶益聪,朱利安,谢炜,许凤凰,谢新琪,祝文涛,
申请(专利权)人:长沙理工大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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