[发明专利]一种碳陶复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种碳陶复合材料的制备方法及其应用，特别涉及一种高动量运载系统制动所需碳陶复合材料的制备方法及其应用。其制备方法为：以密度为1.2‑1.5g/cm³的C/C复合材料为原料；将所述原料置于浸渍液Ⅰ中浸渍，浸渍后，在保护气氛下进行高温裂解，重复浸渍‑高温裂解操作，直至得到密度为1.85‑1.9g/cm³碳陶复合材料；然后对所得碳陶复合材料进行高温处理，直至碳陶复合材料的密度降至1.82‑1.88g/cm³，得到预成品；接着将预成品置于浸渍液Ⅱ中，浸渍完成后，在保护气氛下进行裂解，裂解后打磨，重复循环浸渍‑裂解‑打磨操作直至得到密度为1.93‑2.0g/cm³碳陶复合材料成品。

技术领域

本发明涉及一种碳陶复合材料的制备方法及其应用，特别涉及一种高动量运载系统制动所需碳陶复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

目前，用于飞机上的刹车盘主要有C/C材料和粉末冶金材料两类。粉末冶金刹车材料存在着如下缺点：高温下易粘接，重量大，热衰退明显，高温强度下降，抗热震能力差，寿命短等。而C/C复合材料刹车盘最早在20世纪70年代研制出来，其具有高温条件下质量轻、能载高、耐高温能量强、使用寿命长等特点，但由于其具有易氧化，易吸潮，湿态摩擦系数低，静态摩擦系数小等缺点。同时，随着科技以及飞机的更新换代，C/C刹车复合材料越来越难以满足飞机刹车的需求。所以有必要开发出一种避免以上缺陷，综合性能优良的新型刹车盘复合材料。

C/C-SiC复合材料刹车盘是二十世纪末发展起来的一种高性能制动材料，由于具有如下优点：干湿态摩擦系数高且稳定，磨合性和导热性优良，使用负荷高，环境适应性强等。所以C/C-SiC摩擦材料被公认为二十一世纪极具竞争力的新一代刹车材料。CN102128225B公开了一种以反应熔融渗硅制备碳陶刹车盘的一种方法，该方法制备碳陶刹车盘可控性不强，成分分布不均匀，且制备的碳陶刹车盘在制动过程中，磨损量大，曲线不稳，尾翘大，震动厉害，影响飞机制动系统其他零部件。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种摩擦系数适中、磨损量少、曲线平稳、振动小的碳陶复合材料的制备方法。

本发明一种碳陶复合材料的制备方法，包括下述步骤：

步骤一

以密度为1.2-1.5g/cm³的C/C复合材料为原料；将所述原料置于浸渍液Ⅰ中浸渍，浸渍后，在保护气氛下进行高温裂解，重复浸渍-高温裂解操作，直至得到密度为1.85-1.9g/cm³碳陶复合材料；所述浸渍液Ⅰ由聚甲基硅烷，和苯乙烯组成；所述高温裂解的温度为1000-1300℃；

步骤二

在保护气氛下，对步骤一所得碳陶复合材料进行高温处理，直至碳陶复合材料的密度降至1.82-1.88g/cm³，得到预成品；所述高温处理的温度为1450-1650℃；

步骤三

将预成品置于浸渍液Ⅱ中，浸渍完成后，在保护气氛下进行裂解，裂解后打磨，重复循环浸渍浸渍液Ⅱ-裂解-打磨操作直至得到密度为1.93-2.0g/cm³碳陶复合材料成品；所述浸渍液Ⅱ由硅粉和聚甲基硅烷按质量比10-24：100、优选为10-20：100、进一步优选为12：15-100组成；所述裂解的温度为1200-1300℃。

本发明一种碳陶复合材料的制备方法，步骤一中密度为1.2-1.5g/cm³的C/C复合材料是通过下述方案制备的：