[發明專利]炭纖維增強炭-碳化硅雙基體摩擦材料的制備方法

有效

• 申請號: 200910042779.2
• 申請日: 2009-03-04
• 公開（公告）號: CN101486588A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 肖鵬;李專;韓團輝;熊翔
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/52;C04B35/565;C04B35/622;F16D69/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 鄧建輝

1.一種炭纖維增強炭-碳化硅雙基體摩擦材料的制備方法，采用短切炭纖 維、石墨粉、工業硅粉和粘結劑冷壓成炭纖維增強石墨粉和硅粉的（ C/C-Si）塊體材料，將制得的C/C-Si塊體材料進行機械破碎并且造粒 ，然后將顆粒溫壓成C/C-Si素坯，將C/C-Si素坯炭化制得C/C-Si多孔 體,?最后對C/C-Si多孔體進行非浸泡式定向熔硅浸滲制得炭纖維增強 炭-碳化硅雙基體(C/C-SiC)材料，其特征在于：該方法包括下列步驟 ：

(1)?冷壓

采用長度為2～15mm的短炭纖維為增強體，以粒度為0.075～0.30mm的 石墨粉為填充劑，以粒度為0.01～0.50mm酚醛樹脂為粘結劑，將其按 體積含量分別為10～18%炭纖維、30～45%石墨粉、0～10%的硅粉和25 ～40%酚醛樹脂粉的原材料混合后在常溫下冷壓成密度為1.10～1.50g /cm³的C/C-Si塊體材料，冷壓壓力為2.0～5.0Mpa，保壓時間為5～20 min；

(2)?破碎造粒

將制得的C/C-Si塊體材料進行機械破碎并且造粒，要求最終的C/C-Si 顆粒粒徑在5～15mm之間的占70～80%，顆粒外觀呈不規則形狀；

(3)?預熱

將破碎制得的C/C-Si顆粒均勻鋪平后在烘箱中進行80～150℃預熱，保 溫時間為0.5～1.5h；

(4)?溫壓

將預熱后的顆粒裝入模具溫壓成密度為1.0～1.70g/cm³的C/C-Si素坯 ，壓制壓力為2.0～10.0Mpa、溫度為150～200℃、保壓時間為20～50 min；

(5)?固化

將C/C-Si素坯置于烘箱中進行緩慢固化處理，使素坯在溫壓過程中來 不及固化的芯部區域完全固化，固化溫度為180～200℃、時間為20～ 24h；

(6)?炭化

在惰性氣體保護氣氛下，對固化后的C/C-Si素坯進行炭化處理，使樹 脂發生裂解轉變成樹脂炭得到C/C-Si多孔體，炭化壓力為0.1Mpa、溫 度為600～850℃、時間為38～60h；

(7)?熔硅浸滲

將C/C-Si多孔體在高溫爐內進行非浸泡式定向熔硅浸滲得到C/C-SiC復 合材料；先假設最終C/C-SiC復合材料的密度為一定值，則通過其與C /C-Si多孔體的密度差可得出熔硅浸滲過程中硅-碳反應中理論需硅量 ；取理論需硅量的1.1～2.0倍硅粉，置于石墨坩鍋中鋪平并輕壓，然 后將C/C-Si多孔體放于硅粉上，最后將裝有硅粉和C/C-Si多孔體的石 墨坩鍋在高溫爐中進行熔硅浸滲，高溫爐內為負壓或者采用充入惰性 氣體產生微正壓，硅粉純度大于99%，粒度為0.01～0.1mm，熔硅浸滲 的溫度為1650℃～1900℃，保溫0.5～3h。

2.根據權利要求1所述的炭纖維增強炭-碳化硅雙基體摩擦材料的制備方 法，其特征在于：上述步驟(1)冷壓中所述的填充劑還包含粒度為0.0 1～0.1mm?的工業硅粉。