一种高耐久性微纳结构碳陶复合材料刹车盘及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高耐久性微纳结构碳陶复合材料刹车盘及其制备方法，通过梯度纳米粒子分布实现了表面保护与芯部渗Si效率的协同优化，表面层采用高SiC浓度，通过物理阻挡和化学钝化双重机制抑制熔融Si侵蚀，摩擦系数波动显著降低；外层采用低SiC浓度，减少熔融Si渗透阻力，保证渗Si均匀性，热膨胀系数差异缩小；同时叠层针刺工艺通过机械互锁与纤维取向优化双重机制提升性能，12‑20针/的针刺密度使刺针倒钩穿透碳纤维层形成物理锚定，刺针工艺优化渗Si通道，层间梯度结构以及针刺形成的三维网络分散了制动应力，界面脱粘风险降低；在高强度频繁制动场景下，裂纹萌生概率降低，制动盘局部应力减少，有效降低磨损率，制动过程更平稳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高性能刹车材料，尤其涉及一种高耐久性微纳结构碳陶复合材料刹车盘及其制备方法。

技术介绍

1、碳陶复合材料是继半金属刹车材料、粉末冶金刹车材料和c/c刹车材料之后发展起来的新型高性能刹车材料，其具有轻质高强、抗氧化、耐腐蚀、摩擦系数高和导热性好等一系列优异性能，这类材料相较于c/c制动材料可以很好地克服静态和湿态环境下摩擦系数衰退等缺点，它极大地增强了摩擦性能在面对潮气、霉菌、油污等外界环境介质时的稳定性和安全可靠性，是极具竞争力的新一代摩擦材料。

2、目前，制备碳陶复合材料的方法主要有化学气相渗透法（cvi）、浸渍裂解法（pip）和反应熔渗法（rmi）。rmi是液态的熔融si在毛细管力的作用下渗入多孔预制件内，然后与热解碳相接触发生反应生成sic的碳陶复合材料制备方法。其具有生产周期短、成本相对较低、致密度高等优点，是目前国内外大规模生产低成本碳陶复合材料的主要方法。然而，由于高温制备过程中熔融si对碳纤维的腐蚀，导致所制备的材料整体力学性能较差。在摩擦过程中，由于材料内部残余si的不均匀分布，容易引起制动过程不平稳且磨损率较大等本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高耐久性微纳结构碳陶复合材料刹车盘制备方法，其特征在于，包括：S1、将PAN粉末、N,N-二甲基甲酰胺溶剂和纳米粒子分别按照不同质量比例混合均匀，配制出Si浓度高到低梯度的表面层、中间层和外层的PAN静电纺丝溶液；

2.根据权利要求1所述的一种高耐久性微纳结构碳陶复合材料刹车盘制备方法，其特征在于：在步骤S1中，通过按照质量比为PAN粉末：纳米粒子：N,N-二甲基甲酰胺溶剂=1:1.2-1.8：7.5；作为表面层的PAN静电纺丝溶液；

3.根据权利要求1所述的一种高耐久性微纳结构碳陶复合材料刹车盘制备方法，其特征在于：在步骤S1中，纳米粒子为SiC粉末、粉...

【技术特征摘要】

1.一种高耐久性微纳结构碳陶复合材料刹车盘制备方法，其特征在于，包括：s1、将pan粉末、n,n-二甲基甲酰胺溶剂和纳米粒子分别按照不同质量比例混合均匀，配制出si浓度高到低梯度的表面层、中间层和外层的pan静电纺丝溶液；

2.根据权利要求1所述的一种高耐久性微纳结构碳陶复合材料刹车盘制备方法，其特征在于：在步骤s1中，通过按照质量比为pan粉末：纳米粒子：n,n-二甲基甲酰胺溶剂=1:1.2-1.8：7.5；作为表面层的pan静电纺丝溶液；

3.根据权利要求1所述的一种高耐久性微纳结构碳陶复合材料刹车盘制备方法，其特征在于：在步骤s1中，纳米粒子为sic粉末、粉末和粉末中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种高耐久性微纳结构碳陶复合材料刹车盘制备方法，其特征在于：在步骤s2中，沉积参数为：

5.根据权利要求1所述的一种高耐久性微纳结构碳陶复合材料刹车盘制备方法，其特征在于：在步骤s3中，针刺的方法,包括以下步骤：利用棱边带倒钩的刺针对碳纤维网胎和无纬布进行针刺，反复针刺至预设...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊威，张海洋，龙晶，李娟子，杨雪，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：