[发明专利]高速列车陶瓷基复合材料摩擦对偶的制备方法

说明书

本发明属于高速列车制动装置领域，涉及一种高速列车陶瓷基复合材料摩擦对偶的制备方法。本发明步骤如下：步骤1，预制体热处理；步骤2，毛坯预沉积；步骤3，毛坯沉积；步骤4，热处理；步骤5，机械加工；步骤6，改性处理；步骤7，精加工。采用本发明制备的高速列车陶瓷基复合材料摩擦对偶，可以有效的降低高速列车制动盘和闸片的摩擦系数、降低刹车瞬时最高温度、降低摩擦对偶的震动频率。

技术领域

本发明属于高速列车制动装置领域，涉及一种高速列车陶瓷基复合材料摩擦对偶的制备方法。

技术背景

目前高速列车常用的制动装置摩擦对偶的制动盘摩擦片采用铸钢材料制备，闸片摩擦块采用粉末冶金材料制备，这种摩擦对偶的设计可以满足目前高铁运行的速度在250km/h～350km/h的要求，但是随着高速铁路领域的快速发展，对高速列车制动装置有了更高的要求，不仅要求刹车装置可以满足更高运行速度的刹车要求，还要求刹车装置达到进一步减重的目的，并且刹车性能更加平稳可靠。新一代碳基复合刹车材料相比于粉末冶金材料具有更高的使用温度、更轻的重量与更加优异的刹车性能，目前在航空飞行器刹车领域广泛应用，是替代粉末冶金成为新一代高速列车刹车材料的首选。碳基复合材料作为高速列车装置摩擦材料，需要满足高速列车刹车装置摩擦对偶摩擦系数要求、摩擦对偶磨损差异性能要求以及摩擦对偶环境适应性要求，针对高速列车摩擦对偶的刹车性能要求，采用碳纤维增强陶瓷基复合材料制备高速列车刹车装置制动盘摩擦片与闸片摩擦块，其中动盘摩擦片与闸片摩擦块采用不同的陶瓷相进行改性处理，以得摩擦系数稳定、环境适应性良好以及具有不同磨损性的摩擦对偶，满足高速列车刹车装置的要求。

专利ZL201410116599.5公开了一种高速列车碳/陶复合材料摩擦对偶的制备方法，通过多次热处理和熔融渗硅，采用不同的工艺参数分别制备满足不同技术要求的摩擦对偶，制备出的制动盘摩擦片密度达到2.05g/cm³～2.20g/cm³，闸片摩擦块的密度达到1.85g/cm³～2.0g/cm³。由于该制动盘摩擦片与闸片摩擦块硅化工艺采用的陶瓷相一致性，最终密度的差异性，导致刹车过程中摩擦系数偏高，刹车温度较大，并且震动频率较大，刹车性能较差，难以实现产业化应用。

发明内容

本发明的目的是：为了克服碳/陶复合材料制备的高速列车制动盘和闸片摩擦对偶出现的摩擦系数偏高、刹车温度偏高以及震动频率大的问题，本发明提出了一种高速列车陶瓷基复合材料摩擦对偶的制备方法。

本发明的技术方案是：高速列车陶瓷基复合材料摩擦对偶的制备方法，步骤如下：

步骤1，预制体热处理：

将制动盘摩擦片预制体和闸片摩擦块预制体置于高温热处理炉中，进行热处理，热处理温度为2000℃，保温时间为4h；经过预制体热处理的制动盘摩擦片预制体和闸片摩擦块预制体称为制动盘摩擦片毛坯和闸片摩擦块毛坯。

步骤2，毛坯预沉积：

将制动盘摩擦片毛坯和闸片摩擦块毛坯置于化学气相沉积炉中，进行预沉积；气源为天然气，沉积温度为800℃～1000℃，沉积时间为100h。

步骤3，毛坯沉积：

将经过预沉积的制动盘摩擦片毛坯和闸片摩擦块毛坯置于化学气相沉积炉中进行沉积；气源为天然气，沉积温度为800℃～1000℃，沉积时间为350h～500h，沉积至密度为1.42g/cm³～1.52g/cm³。

步骤4，热处理：

将达到规定密度的制动盘摩擦片毛坯和闸片摩擦块毛坯置于高温热处理炉中进行热处理：热处理温度为2000℃～2400℃，保温时间为4h。

步骤5，机械加工：