【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及剎車盤制造，尤其涉及一種碳纖維增強碳化硅剎車盤。
技術(shù)介紹
1、剎車盤在汽車運行中主要起降速或者急停的作用，在突發(fā)狀況下關(guān)乎人的生命安全，因此尤為重要。由于剎車會產(chǎn)生短暫的較大沖擊摩擦力并生成大量的熱能，要求剎車盤的材料應(yīng)該具有耐熱、耐沖擊、耐疲勞、高強度等性能。傳統(tǒng)上剎車材料多采用耐高溫的灰鑄鐵，但是隨著汽車不斷輕量化和高速化，密度較重的鑄鐵、石墨鋼在質(zhì)量和氧化問題上顯得不太適合了。cf/sic復(fù)合材料因其高硬度、優(yōu)越的摩擦性能以及可以大幅降低摩擦制動材料的質(zhì)量，所以可在航空及高端汽車行業(yè)被用作制動件。c/sic剎車材料由于引入適量碳化硅陶瓷硬質(zhì)材料作為基體，不僅保持了碳材料的優(yōu)異特性，還有效提高了材料的抗氧化性和摩擦系數(shù)，而且顯著改善了摩擦性能對外界環(huán)境介質(zhì)(潮氣、霉菌和油污等)的敏感性。
2、目前碳陶剎車盤的制備工藝為針刺-碳化-高溫處理-化學(xué)氣相沉積-高溫處理-施加摩擦層-加工-滲硅-加工。由于針刺的纖維坯體密度低，導(dǎo)致需要經(jīng)過長時間的cvi沉積增加坯體密度，工序時間達到300h以上，生產(chǎn)成本高。且在化學(xué)氣相沉積的時候，針刺坯體表層的沉積厚度大于針刺坯體內(nèi)部的沉積厚度，導(dǎo)致坯體內(nèi)部的纖維表層沉積的碳較少，在滲硅的時候容易對纖維產(chǎn)生腐蝕。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)目的在于提供一種碳纖維增強碳化硅剎車盤，先將碳纖維針刺坯體用樹脂進行浸漬碳化，達到一定致密度后再進行化學(xué)氣相沉積，可以有效減少化學(xué)沉積耗時，節(jié)約能源，同時針對浸漬碳化形成的增強纖維束進行
2、為達此目的，本專利技術(shù)提供一種碳纖維增強碳化硅剎車盤，所述碳纖維增強碳化硅剎車盤包括若干增強纖維束和基體相，所述增強纖維束均勻分散在所述基體相之間。所述增強纖維束包括若干碳纖維絲和位于所述碳纖維絲之間的增強碳，所述增強纖維束中增強碳的含量為增強纖維束的15-45vol％，所述碳纖維絲含量為增強纖維束的55-85vol％。所述基體相包括基體碳、碳化硅和硅，所述基體碳含量為0-10vol％，碳化硅含量為60-92vol％，硅含量為4-20vol％。所述增強碳的消光角小于18°，所述基體碳的消光角為18°-40°。
3、優(yōu)選的，所述基體碳的平均消光角為θm，所述增強碳的平均消光角為θf，θm和θf存在如下關(guān)系：
4、-7-3.1θf+27.7lnθf＞θm＞-10-3.1θf+27.7lnθf。
5、優(yōu)選的，所述基體碳為石墨、化學(xué)氣相沉積碳、碳纖維、碳納米管、石墨烯的一種或多種。
6、優(yōu)選的，所述碳纖維增強碳化硅剎車盤包括如下制備步驟：
7、s1：制備預(yù)定厚度的碳纖維預(yù)制體；
8、s2：對所述碳纖維預(yù)制體進行浸漬處理，浸漬溶液為石墨酚醛溶液，所述石墨酚醛溶液中石墨粉含量為0-20％，酚醛含量為20-50％，余量為酒精；
9、s3：將浸漬后的碳纖維預(yù)制體進行干燥處理直到酒精完全揮發(fā)得到浸漬體；
10、s4：對所述浸漬體進行碳化處理得到碳化體；
11、s5：將碳化體放置在化學(xué)氣相沉積爐中進行氣相沉積得到沉積體，沉積氣體為甲烷，稀釋氣體為氮氣，所述氮氣流量為甲烷的5-15％，沉積時間為80-180h；
12、s6：對所述沉積體進行高溫處理，高溫處理后進行機械加工得到剎車盤坯體；
13、s7：將所述剎車盤坯體放置在氮化硼坩堝中，然后放入高溫真空爐中進行滲硅處理得到硅化體，將所述硅化體進行表面打磨和外輪廓尺寸加工得到所述碳纖維增強碳化硅剎車盤；所述氮化硼坩堝中預(yù)先放置有剎車盤坯體質(zhì)量1.1倍的純硅粉；所述滲硅處理條件為：溫度1600-1700℃，保溫時間為2-4h，爐膛壓力小于1000pa。
14、優(yōu)選的，所述碳纖維預(yù)制體由碳纖維單向布和碳纖維網(wǎng)胎重復(fù)交疊而成，每層單向布和每層碳纖維網(wǎng)胎疊加后進行針刺處理，針刺密度為50-200針/cm2，所述碳纖維預(yù)制體厚度為20-40mm。
15、優(yōu)選的，所述碳纖維單向布k值為3-12k，所述碳纖維網(wǎng)胎克重為40-120g/m3。
16、優(yōu)選的，所述碳纖維網(wǎng)胎上下兩層碳纖維單向布的碳纖維方向呈90°夾角。
17、優(yōu)選的，步驟s2至s4至少進行一次，使所述碳化體的密度達到1.0-1.25g/cm3。
18、優(yōu)選的，步驟s4中碳化溫度為800-1100℃，保溫4-6h。
19、優(yōu)選的，步驟s6中高溫處理條件為：溫度為1800-2400℃，保溫時間為2-6h。
20、有益效果：本專利技術(shù)提供的碳纖維增強碳化硅剎車盤，通過在基體相內(nèi)設(shè)置均勻分散的增強纖維束，增強纖維束采用樹脂浸漬碳化而成，可以對內(nèi)部纖維形成有效保護防止?jié)B硅時對內(nèi)部纖維產(chǎn)生腐蝕，同時增強纖維束還可以有效降低了化學(xué)氣相沉積耗時，在樹脂浸漬裂解過程中碳纖維預(yù)制體的致密度已經(jīng)完成大部分，沉積時間可以大大降低，既可以降低耗能還可以提高剎車盤的生產(chǎn)效率。此外，對增強纖維束中的增強碳的消光角和基體相中的基體碳的消光角進一步限定，使剎車盤維持在適中的石墨化度，有利于剎車盤保持良好的摩擦性。當(dāng)基體碳的消光角過大，其石墨化度較高，不利于剎車盤的耐磨性，當(dāng)基體碳的消光角過小，其石墨化度低，沒有消光角時完全為玻璃化碳，其在摩擦?xí)r不能通過剝落和自潤滑形成連續(xù)的摩擦膜，摩擦?xí)r摩擦系數(shù)波動大，磨損量也加大。針對基體碳的平均消光角和增強纖維束增強碳的平均消光角，本專利技術(shù)還提出了兩者之間的關(guān)系式，有利于對剎車盤成品進行檢測并通過可測的消光角進行產(chǎn)品判定，快速判斷產(chǎn)品是否合格，簡單方便。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，所述碳纖維增強碳化硅剎車盤包括若干增強纖維束和基體相，所述增強纖維束均勻分散在所述基體相之間；所述增強纖維束包括若干碳纖維絲和位于所述碳纖維絲之間的增強碳，所述增強纖維束中增強碳的含量為增強纖維束的15-45vol％，所述碳纖維絲含量為增強纖維束的55-85vol％；所述基體相包括基體碳、碳化硅和硅，所述基體碳含量為0-10vol％，碳化硅含量為60-92vol％，硅含量為4-20vol％；所述增強碳的消光角小于18°，所述基體碳的消光角為18°-40°。
2.如權(quán)利要求1所述的碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，所述基體碳的平均消光角為θm，所述增強碳的平均消光角為θf，θm和θf存在如下關(guān)系：
3.如權(quán)利要求1所述的碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，所述基體碳為石墨、化學(xué)氣相沉積碳、碳纖維、碳納米管、石墨烯的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1所述的碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，所述碳纖維增強碳化硅剎車盤包括如下制備步驟：
5.如權(quán)利要求4所述的碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，所
6.如權(quán)利要求5所述的碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，所述碳纖維單向布K值為3-12K，所述碳纖維網(wǎng)胎克重為40-120g/m3。
7.如權(quán)利要求5所述的碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，所述碳纖維網(wǎng)胎上下兩層碳纖維單向布的碳纖維方向呈90°夾角。
8.如權(quán)利要求4所述的碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，步驟S2至S4至少進行一次，使所述碳化體的密度達到1.0-1.25g/cm3。
9.如權(quán)利要求4所述的碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，步驟S4中碳化溫度為800-1100℃，保溫4-6h。
10.如權(quán)利要求4所述的碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，步驟S6中高溫處理條件為：溫度為1800-2400℃，保溫時間為2-6h。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，所述碳纖維增強碳化硅剎車盤包括若干增強纖維束和基體相，所述增強纖維束均勻分散在所述基體相之間；所述增強纖維束包括若干碳纖維絲和位于所述碳纖維絲之間的增強碳，所述增強纖維束中增強碳的含量為增強纖維束的15-45vol％，所述碳纖維絲含量為增強纖維束的55-85vol％；所述基體相包括基體碳、碳化硅和硅，所述基體碳含量為0-10vol％，碳化硅含量為60-92vol％，硅含量為4-20vol％；所述增強碳的消光角小于18°，所述基體碳的消光角為18°-40°。
2.如權(quán)利要求1所述的碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，所述基體碳的平均消光角為θm，所述增強碳的平均消光角為θf，θm和θf存在如下關(guān)系：
3.如權(quán)利要求1所述的碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，所述基體碳為石墨、化學(xué)氣相沉積碳、碳纖維、碳納米管、石墨烯的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1所述的碳纖維增強碳化硅剎車盤，其特征在于，所述碳纖維增強碳化硅剎車盤包括如下制備步驟：
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉松青，劉凱，
申請(專利權(quán))人：深圳市佰斯倍新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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