汽车制动盘用Cf/SiC复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种汽车制动盘用Cf/SiC复合材料及其制备方法，适用于汽车制动 盘生产领域。
【背景技术】
[0002] 传统制动盘使用的材料主要是灰铸铁，我国传统制动盘材料为HT250,等同于美国 G3000。主要元素的要求分别为 C:3. l-3.4%Si:1.9-2.3%Mn:0.6-0.9%。HT200 或HT250 不仅具有一定的强度和耐磨性，而且其原材料成本低、制造成本较低，成为制动盘主首选的 材料。但灰铸铁切削性能较差，耐热性及振动衰减性不好，密度大。此外，制动时容易产生 噪声，严重影响汽车的寿命及舒适度；虽然粉末冶金技术比较成熟，制造成本较为低廉，但 是它们在高温下的性能不佳而且易于产生热腐蚀。
[0003] 以SiC或A1203等陶瓷颗粒为增强体，铝为基体的新型材料，既有陶瓷颗粒组份的 高耐磨性、高硬度（强度）及低膨胀系数，又有其基体组份铝良好的热传导性和低密度。但 其缺点是塑性较低，一旦出现裂纹萌生，很容易扩展。
[0004] 以碳纤维或其织物为增强相，以化学气相渗透热解碳或液相浸渍碳化树脂碳、沥 青碳为基体的C/C复合材料具有密度低、比热容高、热膨胀系数小等优点，但是湿度、温度 因素会造成它摩擦系数不稳定。此外，当温度大于400°C时，它容易氧化，而且成本较高。
[0005] Cf/SiC复合材料继承了上述材料的优点，具有密度低、强度高、硬度高、耐磨性高、 耐高温、耐烧蚀的特点，但是由于SiC基体的本身性质，其唯一不足的地方是它的脆性较 大，有待进一步改进。
[0006] Cf/SiC复合材料是对Cf/SiC复合材料性能的优化，它克服了 Cf/SiC复合材料脆 性大的不足，与以上制动材料相比显示出优异的摩擦性能。同时，它密度低、寿命长，热冲击 抗性好，而且对所处环境和温度敏感度低。
[0007] 目前，Cf/SiC复合材料的制备工艺主要有以下几种：化学气相沉积（CVD)，先驱体 浸渍裂解（PIP)、液相烧结法（LPS)也叫硅熔融浸渗法（LSI)等。
[0008] 1、化学气相沉积（CVD)
[0009] 反应原理：
[0010]
【主权项】
1. 一种汽车制动盘用Cf/SiC复合材料的制备方法，其特征在于该方法以碳纤维为基 体，以SiC为增强体，并在制作原料中加入硼元素来制备汽车制动盘用的Cf/SiC复合材料。
2. 根据权利要求1所述的汽车制动盘用Cf/SiC复合材料的制备方法，其特征在于该方 法包括以下步骤： 步骤一、制备预制基体， 将作为原材料的碳纤维在液态树脂中穿过，干燥后在碳纤维表面形成一定厚度的防护 层，然后将这些表面带有防护层的碳纤维制成无炜布和胎网，并将制得的无炜布和胎网交 替叠铺在一起，之后在垂直于铺层方向引入碳纤维束，得到三维预制基体； 步骤二、加入粘接剂， 往步骤一制得的三维预制基体中渗入预先制备好的泥浆，所述泥浆由呋喃树脂、碳化 硅粉末、硼粉末和无水乙醇制成，紧接着进行固化处理，从而得到碳纤维复合材料初品； 步骤三、热解， 把步骤二得到的碳纤维复合材料初品在氮气环境中进行热解，热解温度要求200°C~ 850°C，热解时间为5~20小时，所述碳纤维复合材料初品经过该热解处理后成为多孔材 料； 步骤四、注入液态硅， 在氮气保护状态下，将步骤三得到的多孔材料在1420~1700°C范围保温1~2小时， 冷却后便得到所要制备的汽车制动盘用Cf/SiC复合材料。
3. 根据权利要求2所述的汽车制动盘用Cf/SiC复合材料的制备方法，其特征在于：在 所述步骤一中，所述碳纤维表面保护层的厚度为1~5ym。
4. 根据权利要求2所述的汽车制动盘用Cf/SiC复合材料的制备方法，其特征在于：在 所述步骤一中，作为原材料的所述碳纤维为日本Toray公司生产的T300-3K长碳纤维。
5. 根据权利要求2所述的汽车制动盘用Cf/SiC复合材料的制备方法，其特征在于：在 所述步骤一中，在对所述无炜布和胎网进行交替叠铺时，采用单层交替叠铺的方式。
6. 根据权利要求2所述的汽车制动盘用Cf/SiC复合材料的制备方法，其特征在于：在 所述步骤一中，在对所述无炜布和胎网进行交替叠铺时，相邻两层无炜布的铺放角度错开 一定角度。
7. 根据权利要求2所述的汽车制动盘用Cf/SiC复合材料的制备方法，其特征在于：在 所述步骤一中，在对所述无炜布和胎网进行交替叠铺时，相邻两层无炜布的铺放角度错开 45。。
8. 根据权利要求2所述的汽车制动盘用Cf/SiC复合材料的制备方法，其特征在于：在 所述步骤二中，是在温度65°C、压强2. 0~2. 2MPa条件下往预制基体中渗入预先制备好的 泥浆的。
9. 根据权利要求2所述的汽车制动盘用Cf/SiC复合材料的制备方法，其特征在于：在 所述步骤二中，是在180~220°C、压强2. 0~2. 2MPa条件下对三维预制基体和泥浆混合物 进行固化处理的，固化时间为3~5小时。
10. 采用如权利要求1~9中任一所述制备方法所制得的汽车制动盘用Cf/SiC复合材 料。
【专利摘要】本发明公开了一种汽车制动盘用Cf/SiC复合材料的制备方法以及使用该方法制作出来的符合材料，该方法以碳纤维为基体，以SiC为增强体，并在制作原料中加入硼元素来制备汽车制动盘用的Cf/SiC复合材料。使用该方法获得的Cf/SiC复合材料来制作汽车制动盘，制动盘具有强度高，质量轻，耐磨损、耐腐蚀性能好，无制动衰减、磨损量小且无噪声的特点。
【IPC分类】C04B38-06, C04B35-83, C04B35-565
【公开号】CN104844246
【申请号】CN201510154572
【发明人】何国球, 刘晓山, 吕世泉, 曾铮, 沈月, 田丹丹, 樊康乐, 佘萌, 黄成
【申请人】盐城恒威汽车新材料科技有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月2日