[发明专利]一种高速列车用碳陶刹车材料的制造方法

摘要

本发明涉及一种高速列车用碳陶刹车材料的制造方法，通过制备碳纤维预制体、Ti3SiC2浆料、碳纤维预制体采用真空压力浸渍Ti3SiC2浆料，以丙烯或天然气作为反应气体在含Ti3SiC2陶瓷粉的碳纤维预制体内沉积热解碳获得含Ti3SiC2陶瓷粉的低密度碳/碳复合材料，最后对制备的低密度碳/碳复合材料通过液相渗硅工艺制得Ti3SiC2含量高且分布均匀的碳陶刹车材料，该材料具有高韧性、高导热、耐高温、抗氧化以及良好的摩擦磨损性能。本发明工艺简单、重复性好，适于批量生产。

主权项

一种高速列车用碳陶刹车材料的制造方法，该方法依次包括以下步骤：步骤1，碳纤维预制体的制备将若干层的单层0°无纬布、胎网、90°无纬布、胎网依次循环叠加到纤维预制体的厚度，并通过接力针刺制备出碳纤维预制体；其中，针刺密度为25～30针/cm2，体积密度为0.4～0.55g/cm3，其中胎网层与无纬布层的体积比约为1∶1～1∶3；步骤2，Ti3SiC2浆料的制备首先称取一定量的羧甲基纤维素钠溶于水，配成质量分数为0.5％‑1％的羧甲基纤维素钠水溶液，称取一定量的粒度为0.5～2μm的Ti3SiC2，加入质量分数0.5％‑1％的羧甲基纤维素钠水溶液中，球磨制备含Ti3SiC2质量分数为40～60％的Ti3SiC2浆料，调整pH值于9‑12以控制粉料分散性，得到Ti3SiC2浆料；步骤3，含Ti3SiC2陶瓷粉的碳纤维预制体的制备在室温下，将步骤1制备的碳纤维预制体置入真空浸渍罐中，抽真空到罐内压力达到1000Pa以下，停止抽真空；接着将步骤2制备的Ti3SiC2浆料在大气压的作用下压入浸渍罐中并浸没所述的碳纤维预制体；然后对浸渍罐内的浆料施加1～2MPa的气压，保压后泄压并取出浸有Ti3SiC2的碳纤维预制体，然后将所述浸有Ti3SiC2的碳纤维预制体置于烘箱内干燥，制得均匀分布Ti3SiC2陶瓷粉的碳纤维预制体；步骤4，含Ti3SiC2陶瓷粉的低密度碳/碳复合材料的制备以丙烯或天然气作为反应气体，在步骤3制备的含Ti3SiC2陶瓷粉的碳纤维预制体内沉积热解碳，制备出密度为1.2～1.6g/cm3的含Ti3SiC2陶瓷粉的碳/碳复合材料；步骤5，高温处理将步骤4制备的碳/碳复合材料在氮气或氩气气氛下进行高温处理，得到热处理的含Ti3SiC2陶瓷粉的碳/碳复合材料；步骤6：渗硅处理将步骤5制备的热处理后的含Ti3SiC2陶瓷粉的碳/碳复合材料在真空炉中进行渗硅处理，继续升温后保温；保温结束后随炉冷却至室温，得到Ti3SiC2陶瓷粉均匀分布的碳陶刹车材料。