[发明专利]FeSi2改性C/SiC刹车材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于C/SiC刹车材料的制备方法，尤其涉及一种FeSi₂改性C/SiC刹车材料的制备方法，是一种采用FeSi75合金通过反应熔体浸渗(RMI)法制备C/SiC-FeSi₂刹车材料的方法。

背景技术

C/SiC刹车材料，通常又称为碳陶刹车材料，具有轻质、高强、耐高温、刹车性能优异且对环境不敏感的特点，是继粉末冶金刹车材料，C/C刹车材料之后的最新一代刹车材料。

文献“Heidenreich B,Renz R,Krenkel W.Short fibre reinforced CMC materials for high performance brakes.4th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites(HT-CMC4)Proceedings.Germany:Wiley-VCH,2001.809–815.”公开了一种制备短切碳纤维C/SiC刹车材料的方法，这种通过短切碳纤维、树脂模压成型，经裂解，液硅浸渗(LSI)工艺获得的C/SiC刹车材料已经成功用于保时捷(Porsche 911Turbo)、宾利、布加迪、兰博基尼跑车和奥迪等高档轿车上。

文献“Fan S,Zhang L,Xu Y,et al.Microstructure and properties of 3D needle-punched carbon/silicon carbide brake materials[J].Composites Science and Technology,2007,67(11):2390-2398.”公开了一种制备三维针刺C/SiC刹车材料的方法，这种采用化学气相渗透(CVI)结合LSI工艺制备的刹车材料，目前已在国内部分飞机刹车装置中实现应用。

目前，C/SiC刹车材料的应用还难以推广，一方面是由于它生产成本高昂，另一方面是由于采用LSI工艺制备的C/SiC刹车材料，其基体由C、Si和SiC脆性相组成，韧性低。在刹车过程中，摩擦界面在应力作用下易产生裂纹并扩展，造成脆性破坏和剥落。这种刹车材料适用于飞机刹车，是因为飞机刹车采用盘-盘刹车结构，在刹车过 程中，因脆性破坏和剥落产生的磨屑会残留于盘/盘摩擦界面之间，在刹车压力作用下形成稳定的摩擦膜(新的摩擦界面)，从而阻止摩擦界面进一步破坏，这时摩擦性能稳定而且磨损率较小；而高速列车和汽车刹车副是盘/片钳式结构，当采用C/SiC刹车材料进行制动时，这种脆性破坏和剥落会引起摩擦界面不断被磨损，而且摩擦界面不稳定，导致磨损率大而且摩擦系数不稳定，离散性大。

中国专利(CN 102661342 A)“一种碳纤维增强陶瓷基汽车刹车片的制造方法”公开了一种采用Fe粉和Si粉的混合原料通过RMI法浸渗三维针刺C/C，制备C/C-SiC汽车刹车片的方法。由于单质Fe的熔点为1538℃，高于单质Si的熔点1420℃，因此该种方法要在比LSI工艺还要高的温度下进行浸渗，文中报导浸渗温度为1500～1900℃。高温浸渗往往加剧熔体与C/C的反应，影响到纤维的增强作用，此外，高温下冷却会在材料内留下较大的残余应力，加剧微裂纹的产生，影响到材料的力学性能。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种FeSi₂改性C/SiC刹车材料的制备方法，采用FeSi75合金，通过RMI法浸渗C/C，制备C/SiC-FeSi₂刹车材料的方法。

技术方案

一种FeSi₂改性C/SiC刹车材料的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将初始密度为1.2～1.7g/cm³的多孔C/C复合材料进行超声清洗；

步骤2：将支撑块均匀立于石墨坩埚底，然后向坩埚内均匀铺上FeSi75合金粉，随后将粉料压实，最后将C/C试样置于支撑块之上；所述支撑块的上檐高于压实后的合金粉上表面为3～7mm；所述合金粉的添加量为反应熔体浸渗RMI前后试样理论质量增加值的200％～400％；所述支撑块与多孔C/C复合材料相同的；