[发明专利]一种汽车制动用C/C-SiC复合材料、其制备方法及应用

权利要求书

1.C/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）采用高温热处理后的炭纤维预制体，通过化学气相沉积法制备得到炭/炭坯体；

（2）对上述炭/炭坯体进行多次浸渍处理和固化裂解处理，得到炭/炭多孔坯体；

（3）对上述炭/炭多孔坯体进行高温热处理；

（4）将上述高温热处理后的炭/炭多孔坯体在惰性气氛保护下，进行包埋式反应熔融渗硅，得到C/C-SiC复合材料。

2.根据权利要求1所述的C/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：

（1）采用高温热处理后体积密度为0.38～0.60g/cm³的炭纤维预制体，利用化学气相沉积法制备热解碳界面，获得体积密度为0.5～0.75 g/cm³的炭/炭坯体；

（2）将热解碳界面制备后的炭/炭坯体置于浸渍剂中浸渍处理，浸渍后，进行固化裂解处理，经3～4个浸渍裂解周期后制得密度为1.25～1.40g/cm³的炭/炭多孔坯体；所述浸渍剂选用成孔酚醛树脂；

（3）将步骤（2）制得的炭/炭多孔坯体在惰性气氛保护下，进行2000～2200℃高温热处理，且进行表面机加工，进一步完善连通孔隙结构；

（4）将步骤（3）中经高温热处理后的炭/炭多孔坯体在惰性气氛保护下，进行包埋式反应熔融渗硅，得到体积密度为2.0～2.4g/cm³的C/C-SiC复合材料。

3.根据权利要求1或2所述的C/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述碳纤维预制体为针刺整体毡，无纬布与网胎比为（70～90）︰（10～30）；优选地，所述无纬布采用0°/90°铺层方式，无纬布层间密度为12～18层/cm。

4.根据权利要求1或2所述的C/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述高温热处理的条件为：在氩气气氛保护下进行，温度为1800～2000℃，保温时间为1～2小时；

所述化学气相沉积的条件为：所用碳源前驱体为丙烯，稀释气体为氮气，丙烯与氮气的体积比为0.5～2:1，沉积温度为900～950℃，沉积时间为45～65小时。

5.根据权利要求2所述的C/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述成孔酚醛树脂按以下步骤制备得到：向可溶性酚醛树脂中加入成孔剂-氯化锌，搅拌至完全溶解，于120℃固化30h，再于氮气氛围下600～800℃裂解，保温2.5～4小时，自然冷却至室温，经稀盐酸浸泡、蒸馏水多次洗涤后，烘干即可；所述氯化锌的加入量为可溶性酚醛树脂质量的25～30%。

6.根据权利要求1或2所述的C/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述浸渍处理的温度为40～60℃，所述固化裂解的温度为750～900℃。

7.根据权利要求1或2所述的C/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述惰性气氛为氩气气氛，所述高温热处理的保温时间为2~4小时。

8.根据权利要求1或2所述的C/C-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述熔融渗硅中采用的硅粉粒度为0.05～0.2 mm；

所述熔融渗硅中惰性气氛为氩气气氛；

所述熔融渗硅的温度为1600～2000℃，保温时间为2～3小时；

优选地，所述保温采用先微正压后负压的方式。

9.权利要求1～8任一项所述方法制备得到的C/C-SiC复合材料，其特征在于，所述复合材料的体积密度为2.0～2.4 g/cm³，材料内部SiC分布均匀，残余Si质量百分比在1.6～6.8%之间，C/C-SiC复合材料抗压强度为280～340MPa，摩擦系数为0.30～0.48。

10.权利要求9所述C/C-SiC复合材料在汽车制动零部件中的应用，优选用于刹车盘。