第十五届全国摩擦学大会暨全国青年摩擦学学术会议

1185 / 2023-03-17 16:47:50

AlN 改性 C/C-SiC 摩擦材料的制备方法

碳陶摩擦材料，即C/C-SiC复合材料，具有耐高温、高比强、高耐磨、低密度等诸多优点。尽管性能优异，但高昂的成本制约了其更为广泛的应用。本文采用模压-原位陶瓷化工艺制备碳陶摩擦材料，该工艺通过将短纤维、树脂、硅粉、铝粉等填料按模压方式压制成预制体，然后通过碳化和陶瓷化两步热处理来制备碳陶摩擦材料。该过程中，活性金属铝可以与载气氮气或树脂碳化过程中生成的碳氢气体反应，该类反应会带来体积膨胀，有助于填补材料中因树脂碳化和硅碳反应收缩产生的孔隙，从而提升材料致密度，并缩减致密化工艺周期；铝与氮气反应的温度为800~1200℃，高于铝的熔点，因此AlN的形核长大是在熔体中发生的，这种体积膨胀方式对周围基体的损伤作用较小，并不会在材料内部产生较大的内应力；铝氮反应生成的AlN与硅碳反应生成的β-SiC具有完全相同的晶体结构（空间群216）， 二者在2100℃能够形成稳定的固熔体，有助于提升AlN/SiC基体连续性，并增强复合材料力学性能。与多次浸渍裂解和反应熔渗等致密化工艺相比，该制备工艺大幅缩减制备周期， 减少对高温高压设备的依赖，为碳陶摩擦材料产业化，推进碳陶制动盘在民用市场中的应用提供了有益思路。