一种碳陶刹车盘熔渗装置及方法与流程

本发明涉及复合材料渗硅，具体为一种碳陶刹车盘熔渗装置及方法。

背景技术：

1、碳陶刹车盘是陶瓷基复合材料的一种，由碳纤维的三维毡体或编织体作为增强骨架，碳化硅陶瓷作为连续基体的一类复合材料，相比金属刹车盘，碳陶刹车盘整体制动要比传统制动更快，制动距离更短、重量只有其1/3、耐高温无热衰减、耐腐蚀和摩擦性能更好，是公认的理想的高温结构材料和摩擦材料。目前碳陶刹车盘的制备方法主要包括反应熔渗法、化学气相渗透法和先驱体裂解法等。碳陶复合材料化学气相渗透法和先驱体裂解法增密速率慢、原材料利用率低、制备周期长，制造成本较高，限制了其应用范围；反应熔渗法制备在高温真空环境下，采用针刺预制体制备的碳/碳多孔体置于硅粉或者硅颗粒中进行包埋，加热至硅熔点以上时，硅发生熔化，液体硅由于毛细效应进入到多孔体中，形成致密化材料，这种方法制备碳陶刹车盘增密速率快、原材料利用率高、制备周期短，且残余孔隙率低。但在反应熔渗法制备碳陶刹车盘的过程中，需要采用高温使熔渗原料渗入预制体中得到，但是在高温条件下原料因为炉内温差的问题，导致原料的熔融速度和状态不同，导致工件熔渗不均匀、密度低等问题，在实际使用过程中会出现磨损过快以及导热性能差的问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种碳陶刹车盘熔渗装置及方法。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

3、一种碳陶刹车盘熔渗装置，包括：推进装置和坩埚；

4、坩埚位于推进装置推进方向的正前方；推进装置底部设有垫板，垫板高度与坩埚平齐；垫板上设置有推块，推块通过推杆与推进器相连。

5、作为本发明所述的一种碳陶刹车盘熔渗装置的优选方案，其中：所述坩埚内部均匀分布有支撑体，支撑体高度高出坩埚底部2~5mm。

6、为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：

7、一种碳陶刹车盘熔渗方法，包括如下步骤：

8、s1、将碳陶刹车盘坯体放置在垫板上方；

9、s2、将硅粉平铺在圆形坩埚内；

10、s3、将装有硅粉的坩埚置于推进装置推进方向的正前方；

11、s4、关闭炉门，抽真空：

12、s5、升炉温至1400~1460℃，保温30min；

13、s6、升炉温至1630~1660℃后利用推进器将坯体推入坩埚中；

14、s7、坯体推入坩埚中10min后通入氮气，保温30~40min；

15、s8、经150~200min降炉温至1360~1400℃，保温60~80min，之后经320~360min降炉温至360~400℃，之后随炉冷却，待温度降低至80℃以下时，破空后取出产品并清理。

16、作为本发明所述的一种碳陶刹车盘熔渗方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，硅粉的重量为碳陶刹车盘坯体重量的2.1~2.6倍。

17、作为本发明所述的一种碳陶刹车盘熔渗方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，硅粉的松装密度为1.7~1.85g/cm³，纯度＞99.99%。

18、作为本发明所述的一种碳陶刹车盘熔渗方法的优选方案，其中：所述步骤s4中，真空度≤220pa。

19、作为本发明所述的一种碳陶刹车盘熔渗方法的优选方案，其中：所述步骤s5中，升温速度为5~10℃/min。

20、作为本发明所述的一种碳陶刹车盘熔渗方法的优选方案，其中：所述步骤s6中，升温速度为10~12℃/min。

21、作为本发明所述的一种碳陶刹车盘熔渗方法的优选方案，其中：所述步骤s6中，利用推进器，通过推杆带动推块将垫板上的坯体推入坩埚中。

22、作为本发明所述的一种碳陶刹车盘熔渗方法的优选方案，其中：所述步骤s7中，氮气的流量为0.1~0.15l/min、压力为0.2mpa。

23、本发明的有益效果如下：

24、本发明提供一种碳陶刹车盘熔渗装置及方法，所述熔渗装置包括推进装置和坩埚；坩埚位于推进装置推进方向的正前方；推进装置底部设有垫板，垫板高度与坩埚平齐；垫板上设置有推块，推块通过推杆与推进器相连。采用本发明所述推进装置和坩埚配合使用，使熔渗原料先呈液态后再推入碳陶刹车盘坯体与其反应，可有效防止碳陶刹车盘熔渗过程中高温使熔渗原料呈液态过程中因炉内温差熔渗硅粉融化速度不一致容易出现工件熔渗不均匀、工件致密度低等问题，有效提高碳陶刹车盘熔渗的均匀性。

技术特征：

1.一种碳陶刹车盘熔渗装置，其特征在于，包括：推进装置和坩埚；

2.根据权利要求1所述的碳陶刹车盘熔渗装置，其特征在于，所述坩埚内部均匀分布有支撑体，支撑体高度高出坩埚底部2~5mm。

3.一种碳陶刹车盘熔渗方法，其特征在于，采用权利要求1-2任一项所述的碳陶刹车盘熔渗装置，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的碳陶刹车盘熔渗方法，其特征在于，所述步骤s2中，硅粉的重量为碳陶刹车盘坯体重量的2.1~2.6倍。

5.根据权利要求3所述的碳陶刹车盘熔渗方法，其特征在于，所述步骤s2中，硅粉的松装密度为1.7~1.85g/cm³，纯度＞99.99%。

6.根据权利要求3所述的碳陶刹车盘熔渗方法，其特征在于，所述步骤s4中，真空度≤220pa。

7.根据权利要求3所述的碳陶刹车盘熔渗方法，其特征在于，所述步骤s5中，升温速度为5~10℃/min。

8.根据权利要求3所述的碳陶刹车盘熔渗方法，其特征在于，所述步骤s6中，升温速度为10~12℃/min。

9.根据权利要求3所述的碳陶刹车盘熔渗方法，其特征在于，所述步骤s6中，利用推进器，通过推杆带动推块将垫板上的坯体推入坩埚中。

10.根据权利要求3所述的碳陶刹车盘熔渗方法，其特征在于，所述步骤s7中，氮气的流量为0.1~0.15l/min、压力为0.2mpa。

技术总结本发明属于复合材料渗硅技术领域，具体为一种碳陶刹车盘熔渗装置及方法，所述熔渗装置包括推进装置和坩埚；坩埚位于推进装置推进方向的正前方；推进装置底部设有垫板，垫板高度与坩埚平齐；垫板上设置有推块，推块通过推杆与推进器相连。采用本发明所述推进装置和坩埚配合使用，使熔渗原料先呈液态后再推入碳陶刹车盘坯体与其反应，可有效防止碳陶刹车盘熔渗过程中高温使熔渗原料呈液态过程中因炉内温差熔渗硅粉融化速度不一致容易出现工件熔渗不均匀、工件致密度低等问题，有效提高碳陶刹车盘熔渗的均匀性。技术研发人员：肖志福,胡庆,温相财,张秀钦受保护的技术使用者：江西杰途新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27