本发明涉及刹车盘制备工艺，具体涉及一种c/c-sic纳米冗余复合材料刹车盘的制备方法。
背景技术：
纳米技术的迅速发展，为新材料向高性能化、高功能化、复合化、智能化和低成本化方向的发展起到极大促进作用。在复合材料的研发生产中利用纳米技术对不同尺度、不同结构异质材料的界面进行控制与优化，为复合材料的强韧化研究提供了新契机。c/c-sic碳陶复合材料刹车盘具有重量轻、高温摩擦性优良、耐磨损等优点性征而在工业动力装备制动系统中广泛应用，但传统的碳陶复合材料技术性能面对更前瞻更高要求面对市场更多的期待。
qicc（量子临界态）：根据霍尔·佩奇公式定律，可知材料的强度随着晶粒尺寸的减小而提高。利用国际先进的固体核磁共振技术（75as)把控碳陶化合物的无向列性的磁量子临界态特质中，无向列性的自旋涨落是高温高压超导性的主要驱动因素因素关键。特征：通过三维cad建模及magics软件二位数据，调节高温高压，使材料内核的热液活性波动幅度呈现新型磁序而达到“量子临界态”，经烧结更加致密化而优化工艺设计，制备出新一代高性能摩擦功能材料。
高速动力装备、汽车、飞机由于重力与加速度，大气摩擦与磨损，产生巨大载荷而产生高温高热，一旦制动刹控失灵，将对生命财产安全造成重大危害。制造安装留有足够的：补强、抗阻、隔热，使装备制动减速，衰变至安全的冗余/备用刹车系统，将使高速动力装备更加安全可靠，将会受到市场极大关注，满足更高需求。
低温球磨是制备纳米粉体结构材料的主要方法：通过材料粉末的碾压变形、断裂与焊合，热循环作用，使材料的晶粒尺寸降到100nm以下，然后在低温球磨合过程中，提高纳米晶粉体和块体的热稳定性。纳米晶粒的表面效应和高活性：使纳米粉末极易被氧化，随着温度升高，氧化速率也在加快攀升。因此在烧结前对纳米粉末的排气，并在短时间、较低温度下完成烧结过程，可有效控制晶粒的放大，抗氧化保证纳米复合材料的优异性能。
碳陶刹车盘与有机刹车片磨合以后的摩擦系数和实际接触面积有关，富含纳米陶瓷的表面可以显著提高碳陶刹车盘的摩擦性能，而现有的带摩擦层的碳陶刹车盘工艺主要是从碳纤维增强树脂基复合材料开始进行的一体化设计，因此存在：表面摩擦层为反应烧结碳化硅，残留硅会影响刹车盘的使用抗阻、高温耐磨性，且刹车盘需要单独混料热压成型及加工，工艺繁琐，单位成本高、周期长等顽疾，而不能与时俱进，满足市场需求，制约着高端装备的发展。
技术实现要素：
为解决以上技术问题，改善不足，本发明提供一种从碳纤维中提取纳米纤维来合成刹车盘摩擦材料，改变碳纤维的孔隙结构尺度，并添加氢氧化钠和亚硫酸钠溶液工艺处理后，通过去除一些化合物，在碳陶复合材料的结构中制造出更多均匀的中空空间，以表面改性原位复合优化了控制碳陶复合材料的界面，使刹车盘的高温使用温度和抗阻耐磨、强度、韧度、机械性能、一体化综合性能更加优异，适合产业化生产的qtcc碳/碳-sic纳米冗余复合材料刹车盘及制备方法。
为实现上述目的，qtcc碳/碳-sic纳米冗余复合材料的制备方法，其所述的制备方法包括如下的步骤：
（1）在真空条件下，将碳纤维放入2150℃~2300℃环境中煅烧2~3h，将煅烧后的碳纤维基体用氢氧化钠和亚硫酸钠的混合溶液在50~70℃浸泡60~80min，接着用去离子水冲洗至中性，烘干待用；
（2）取10~13ml复合催化剂，加入浓度为2mol/l的氨水90~120ml，再加入30~50ml无水乙醇，搅拌使其混合均匀；
（3）将步骤（2）中的混合溶液转移到高压反应釜中，把所制得的碳纤维预制体放入釜中浸渍8~10h；将反应釜浸入120~150℃的油液中反应2~3h；
（4）用冷水对反应釜急冷，使其温度降至常温室温，取出碳纤维预制体，在不断翻动的状态下自然干，将所得的试样放入真空碳管炉中煅烧还原，得到加载有金属催化剂ni颗粒的纳米碳纤维预制体；
（5）将所得纳米碳纤维预制体，装载在真空碳管炉中，进行沉积增密。其中，主要工艺参数为：温度1200~1500℃，管道天然气气体流量范围为5~7l；气氛压力为1.5~2.5kpa，沉积时间为50~70h；
（6）将所得沉积增密后的制品在2200~2300℃，温度下高温石墨化处理2h~3h，自然冷去后得到纳米碳纤维c/c-sic复合材料；
（7）真空浸渍：将上述c/c-sic复合材料浸没在所述聚醚醚酮溶液中，在封闭状态下进行真空浸渍；
（8）在封闭状态下加热使浸没聚醚醚酮溶液中的低密度c/c-sic复合碳纤维材料在饱和乙醇蒸汽环境中进行固化，获得纳米尺度的颗粒状c/c-sic碳基体，固化全过程在高温及乙醇饱和蒸汽压的共同作用下交联固化，碳树脂先驱体在过量乙醇中固化生成交联结构的纳米凝胶；
固化工艺为：按40~60℃的升温速率，由室温升温至150~180℃，保温2~3h，再按10~30℃/h的升温速率升温至190~210℃，保温3~5小时，自然降温至100℃以下后，用冷/风冷快速降温；
（9）固化后的颗粒状碳基体在氮气保护按100~160℃/h的升温至1000~1200℃进行高温裂解，得到c/c-sic复合材料。
所述的qtcc碳/碳-sic纳米冗余复合材料的制备方法，其聚醚醚酮溶液是将聚醚醚酮和乙醇按比例混合搅拌，待完全溶解后，继续搅拌10~15min即可，再适量加入酸性混合剂搅拌10~15min即可，得到均匀稳定的聚醚醚酮溶液，所述的聚醚醚酮与乙醇的质量比为1：（1~6）。
所述的qtcc碳/碳-sic纳米冗余复合材料刹车盘的制备方法，其制备方法包括如下的步骤：
（1）、预加工
将所述c/c-sic复合材料按照刹车盘的预设图纸进行加工，获得第一刹车盘;
（2）、第一刹车盘的预处理
将所述第一刹车盘在真空炉中进行渗硅处理，获得第二刹车盘；浸渍温度为1700~1750℃，保温时间为2~4h；
（3）、终加工
将所述第二刹车盘的两摩擦面按照预设要求进行磨削加工，得到最终刹车盘。
本发明提供刹车盘摩擦材料，改变碳纤维的孔隙结构尺度，并添加氢氧化钠和亚硫酸钠溶液工艺处理后，通过去除一些化合物，在碳陶复合材料的结构中制造出更多均匀的中空空间，以表面改性原位复合优化了控制碳陶复合材料的界面，使刹车盘的高温使用温度和抗阻耐磨、强度、韧度、机械性能、一体化综合性能更加优异。
具体实施方式
实施例1
在真空条件下，将碳纤维放入2150℃环境中煅烧2h，将煅烧后的碳纤维基体用氢氧化钠和亚硫酸钠的混合溶液在50℃浸泡60min，接着用去离子水冲洗至中性，烘干待用。
取10ml复合催化剂，加入浓度为2mol/l的氨水90ml，再加入30ml无水乙醇，搅拌使其混合均匀。
将所述混合溶液转移到高压反应釜中，把所得的c/c-sic碳纤维预制体放入釜中浸渍8h，将反应釜浸入120℃的油液中反应2h。用冷水对反应釜急冷，使其温度降至常温/室温，取出碳纤维预制体在连续翻动的状态下，自然阴干。将所得的试样转入真空碳管炉中煅烧，还原得加载有金属催化剂ni颗粒的纳米碳纤维预制体。复合催化剂中ni、la、ai的摩尔比为：ni、la、ai=10:1:4。
将所得纳米碳纤维预制体，装载在真空碳管炉中，进行沉积增密。其中主要工艺参数为：湿度1200℃，管道天然气气体流量范围为5l，气氛压力控制为1.5kpa，沉积时间为50h。
将所得沉积增密后的制品在2200℃温度下高温石墨化处理2h，自然冷却后得到纳米碳纤维c/c-sic复合材料。
将聚醚醚酮和乙醇按比例混合搅拌，待完全溶解后，继续搅拌10min即可，再适量入酸性催化剂搅拌10min即可得到均匀稳定的聚醚醚酮溶液，所述的聚醚醚酮与乙醇的质量比为1:1，催化剂选择乙酸，优选的添加量为聚醚醚酮质量的6%。
真空浸渍：将上述c/c-sic复合材料浸没在所述聚醚醚酮溶液溶液中，在封闭状态下进行真空浸渍。
在封闭状态下加热，使浸没在聚醚醚酮溶液中的低密度c/c-sic复合碳纤维材料，在饱和乙醇蒸汽环境中进行固化。获得纳米尺度的颗粒状c/c-sic碳基体。
固化全过程在高温及乙醇饱和蒸汽压的共同作用下交联固化，碳树脂先驱体在过量乙醇中固化生成交联结构的纳米级溶胶。
固化工艺为：按40℃/h的升温速率由室温升温至150℃，保湿2h，再按10℃/h的升温速率升温至190℃，保温3小时，自然降温至100℃以下后，用冷水冷/风快速降温。固化后的颗粒状碳基体，在氮气保护按100℃/h的升温速率升温至1000℃进行高温裂解，得到c/c-sic纳米复合材料。
将所述c/c-sic纳米复合材料按照刹车盘的预设计图纸进行加工，获得第一刹车盘，将所述第一刹车盘在真空炉中进行渗硅处理，获得第二刹车盘，浸渗温度为1700℃。保湿时间为2h，将所述第二刹车盘的两摩擦面按照预设要求进行磨削加工，得到最终刹车盘。
实施例2
在真空条件下，将碳纤维放入2300℃环境中煅烧3h，将煅烧后的碳纤维基体用氢氧化钠和亚硫酸钠的混合溶液在70℃浸泡80min，接着用去离子水冲洗至中性，最后烘干待用。
取13ml复合催化剂，加入浓度为2mol/l的氨水120ml，再加入50ml无水乙醇，搅拌使其混合均匀。
将所述混合溶液转移到高压反应釜中，把所得的c/c-sic碳纤维预制体放入釜中浸渍10h，将反应釜浸入150℃的油液中反应3h。用冷水对反应釜急冷，使其温度降至常温/室温，取出碳纤维预制体在连续翻动的状态下，自然阴干。将所得的试样转入真空碳管炉中煅烧，还原得加载有金属催化剂ni颗粒的纳米碳纤维预制体。复合催化剂中ni、la、ai的摩尔比为：ni、la、ai=10:1:4。
将所得纳米碳纤维预制体，装载在真空碳管炉中，进行沉积增密。其中主要工艺参数为：湿度1500℃，管道天然气气体流量范围为7l，气氛压力控制为2.5kpa，沉积时间为70h。
将所得沉积增密后的制品在2300℃温度下高温石墨化处理3h，自然冷却后得到纳米碳纤维c/c-sic复合材料。
将聚醚醚酮和乙醇按比例混合搅拌，待完全溶解后，继续搅拌15min即可，再适量入酸性催化剂搅拌15min，即可得到均匀稳定的聚醚醚酮溶液，所述的聚醚醚酮与乙醇的质量比为1:1，催化剂选择乙酸，优选的添加量为聚醚醚酮质量的10%。
真空浸渍：将上述c/c-sic复合材料浸没在所述聚醚醚酮溶液溶液中，在封闭状态下进行真空浸渍。
在封闭状态下加热，使浸没在聚醚醚酮溶液中的低密度c/c-sic复合碳纤维材料，在饱和乙醇蒸汽环境中进行固化。获得纳米尺度的颗粒状c/c-sic碳基体。
固化全过程在高温及乙醇饱和蒸汽压的共同作用下交联固化，碳树脂先驱体在过量乙醇中固化生成交联结构的纳米级溶胶。
固化工艺为：按60℃/h的升温速率由室温升温至180℃，保湿3h，再按30℃/h的升温速率升温至210℃，保温5小时，自然降温至100℃以下后，用冷水冷/风快速降温。固化后的颗粒状碳基体，在氮气保护按160℃/h的升温速率升温至1200℃进行高温裂解，得到c/c-sic纳米复合材料。
将所述c/c-sic纳米复合材料按照刹车盘的预设计图纸进行加工，获得第一刹车盘，将所述第一刹车盘在真空炉中进行渗硅处理，获得第二刹车盘，浸渗温度为1750℃。保湿时间为4h，将所述第二刹车盘的两摩擦面按照预设要求进行磨削加工，得到最终刹车盘。
实施例3
在真空条件下，将碳纤维放入2200℃环境中煅烧2h，将煅烧后的碳纤维基体用氢氧化钠和亚硫酸钠的混合溶液在60℃浸泡70min，接着用去离子水冲洗至中性，最后烘干待用。
取13ml复合催化剂，加入浓度为2mol/l的氨水100ml，再加入40ml无水乙醇，搅拌使其混合均匀。
将所述混合溶液转移到高压反应釜中，把所得的c/c-sic碳纤维预制体放入釜中浸渍8h，将反应釜浸入130℃的油液中反应2h。用冷水对反应釜急冷，使其温度降至常温/室温，取出碳纤维预制体在连续翻动的状态下，自然阴干。将所得的试样转入真空碳管炉中煅烧，还原得加载有金属催化剂ni颗粒的纳米碳纤维预制体。复合催化剂中ni、la、ai的摩尔比为：ni、la、ai=10:1:4。
将所得纳米碳纤维预制体，装载在真空碳管炉中，进行沉积增密。其中主要工艺参数为：湿度1300℃，管道天然气气体流量范围为6l，气氛压力控制为2kpa，沉积时间为60h。
将所得沉积增密后的制品在2250℃温度下高温石墨化处理2h，自然冷却后得到纳米碳纤维c/c-sic复合材料。
将聚醚醚酮和乙醇按比例混合搅拌，待完全溶解后，继续搅拌13min即可，再适量入酸性催化剂搅拌12min，即可得到均匀稳定的聚醚醚酮溶液，所述的聚醚醚酮与乙醇的质量比为1:3，催化剂选择乙酸，优选的添加量为聚醚醚酮质量的8%。
真空浸渍：将上述c/c-sic复合材料浸没在所述聚醚醚酮溶液溶液中，在封闭状态下进行真空浸渍。
在封闭状态下加热，使浸没在聚醚醚酮溶液中的低密度c/c-sic复合碳纤维材料，在饱和乙醇蒸汽环境中进行固化。获得纳米尺度的颗粒状c/c-sic碳基体。
固化全过程在高温及乙醇饱和蒸汽压的共同作用下交联固化，碳树脂先驱体在过量乙醇中固化生成交联结构的纳米级溶胶。
固化工艺为：按50℃/h的升温速率由室温升温至170℃，保湿3h，再按20℃/h的升温速率升温至200℃，保温5小时，自然降温至100℃以下后，用冷水冷/风快速降温。固化后的颗粒状碳基体，在氮气保护按130℃/h的升温速率升温至1150℃进行高温裂解，得到c/c-sic纳米复合材料。
将所述c/c-sic纳米复合材料按照刹车盘的预设计图纸进行加工，获得第一刹车盘，将所述第一刹车盘在真空炉中进行渗硅处理，获得第二刹车盘，浸渗温度为1750℃。保湿时间为4h，将所述第二刹车盘的两摩擦面按照预设要求进行磨削加工，得到最终刹车盘。
以上实施例仅限于对本发明的技术方案所能达到的技术效果做进一步的阐述和说明，并不是对本发明的技术方案的进一步的限定，本领域技术人员在此基础上做出的非突出的实质性特征和非显著的进步，均属于本发明的保护范畴。