【技术实现步骤摘要】
本申请涉及碳材料，特别涉及一种碳陶材料体、其制备方法和应用。
技术介绍
1、碳陶复合材料强度高，耐摩擦，是优良的制动材料，如专利cn116283355a通过碳源气体裂解沉积形成c/c多孔复合材料，并加入fesi75合金粉，高温反应制得fesi75改性c/c-sic复合材料，然后在真空条件下热处理，加工成型后得到碳陶刹车盘；专利cn116217257a采用化学气相沉积方法(cvi)增密纯网胎的三维整体针刺碳毡，高温热处理后在熔渗炉中进行改性处理，再次高温热处理后得到经陶瓷化后热处理的碳/陶复合材料坯体；专利cn116606159a通过cvi工艺增密预制体制备c/c多孔胚体，然后置于真空电阻式高温炉中进行气相渗硅硅化处理，得到c/c-sic陶瓷基复合材料毛坯，再进行陶瓷化处理和气相渗硅硅化处理后，得到c/c-sic复合材料。上述方案能够制得满足制动应用需求的制动材料，但均需通过气相沉积对胚体进行增密，如应用于刹车盘制备时，其气相沉积时长可高达800-1000小时，制备周期长，造价昂贵，主要应用于航空航天、军工及高端赛车等领域，此外，气相沉积增密容易导致产品内外密度差，影响产品性能。
技术实现思路
1、针对现有技术中上述问题的至少之一，本申请提供一种碳陶材料体、其制备方法和应用，能够有效降低高密度高强度碳陶材料体的制备难度和成本，以及提升产品性能均一性。具体技术方案如下：
2、一方面，本申请提供一种碳陶材料体的制备方法，包括以下步骤：
3、s10：提供碳陶材料预制
4、s20：将所述碳陶材料预制体置于液态碳源中进行液相沉积，在所述液相沉积过程中采用无氧环境并感应加热，得到碳陶胚体；
5、s30：对所述碳陶胚体进行石墨化处理，得到碳陶材料体。
6、可能的实施方式中，所述s10包括：
7、s11：提供金属陶瓷粉和所述碳纤维材料层，所述金属陶瓷粉包括所述陶瓷材料颗粒和所述具有磁性感应性质的金属颗粒；
8、s12：将所述粘合剂、所述金属陶瓷粉和分散剂加入溶剂中，混合均匀，得到所述预制混合物的悬浊液；
9、s13：在所述碳纤维材料层上喷涂所述预制混合物的悬浊液，并将所述碳纤维材料层叠设，形成所述碳陶材料预制体。
10、可能的实施方式中，所述金属陶瓷粉中所述陶瓷材料颗粒和所述金属颗粒间的质量比为(50-70):(30-50)。
11、可能的实施方式中，s12得到的所述预制混合物的悬浊液中，所述粘合剂、所述金属陶瓷粉和分散剂的质量分数分别为10-30％，5-50％和1-5％。
12、可能的实施方式中，所述碳纤维材料层上所述预制混合物的悬浊液的喷涂量为0.05-0.1g/cm2。
13、可能的实施方式中，所述陶瓷材料颗粒和所述金属颗粒的粒度为50-100μm。
14、可能的实施方式中，所述碳陶材料预制体中的金属颗粒选自纳米晶fesibcr、羟基铁粉、四氧化三铁粉、镍、钴中的一种或几种。
15、可能的实施方式中，所述碳陶材料预制体中的陶瓷材料颗粒的材料选自碳化硅、氮化硼，氧化硅、氧化铝中的一种或几种。
16、可能的实施方式中，所述粘合剂为树脂。
17、可能的实施方式中，所述分散剂为表面活性剂。
18、可能的实施方式中，所述粘合剂选自环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂中的一种或几种。可能的实施方式中，所述分散剂选自聚乙烯亚胺(pei)、聚乙二醇(peg)、聚甲基丙烯酸铵(pmaa-nh4)、十二烷基硫酸钠(sds)、十二烷基三甲基溴化胺(ctab)中一种或几种。可能的实施方式中，所述液态碳源选自环己烷、煤油、乙苯、对二甲苯中的一种或几种。可能的实施方式中，所述液相沉积过程中，感应加热采用的电压为500-750v交流电压。
19、可能的实施方式中，所述液相沉积过程中，感应加热的工作频率为100-500khz。
20、可能的实施方式中，所述液相沉积过程中，感应加热的加热时间为8-20h。
21、可能的实施方式中，所述碳陶胚体的密度大于等于1.85g/cm3。
22、另一方面，本申请提供一种碳陶材料体，所述碳陶材料体采用上述碳陶材料体的制备方法制得。
23、另一方面，本申请提供一种碳陶材料体在刹车件中的应用，所述碳陶材料体采用上述碳陶材料体的制备方法制得。
24、基于上述技术方案，本申请具有以下有益效果：
25、本申请的技术方案采用包括多层碳纤维材料层和形成于相邻碳纤维材料层间的预制混合物的碳陶材料预制体，并在预制混合物加入陶瓷材料颗粒、粘和剂和具有磁性感应性质的金属颗粒，以形成均匀分布的陶瓷材料和金属颗粒，进而将碳陶材料预制体置于液态碳源中进行液相沉积，在液相沉积过程中采用无氧环境并感应加热，使得液态碳源浸入预制体的孔隙中，并使其在磁性金属颗粒的电磁感应制热作用下分解沉积，实现液相增密，使得加热时长20小时内即可得到密度达到1.85g/cm3以上的碳陶胚体，能够大幅缩减增密时长和感应加热感应频率，从而降低碳陶材料体的制备成本和难度；并且，通过引入具有磁感应的金属颗粒，在磁场的作用下更容易感应加热，从预制体内部开始加热，同时可以熔融附近的陶瓷粉末，使陶瓷粉末具有流动性，更加均匀的分布于预制体内部，有效提升胚体的密度均一性和材质均一性，从而提升产品的各向性能。本申请的碳陶材料体的工件线性摩擦系数为0.38以上，抗弯强度为425mpa以上，抗压强度为390mpa以上。
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1.一种碳陶材料体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述S10包括：
3.根据权利要求2中所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足下述特征中的至少之一：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳陶材料预制体满足下述特征中的至少之一：
5.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足下述特征中的至少之一：
6.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足下述特征中的至少之一：
7.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足下述特征中的至少之一：
8.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳陶胚体的密度大于等于1.85g/cm3。
9.一种碳陶材料体，其特征在于，所述碳陶材料体采用如权利要求1-8中任一项所述的碳陶材料体的制备方法制得。
10.一种碳陶材料体在刹车件中的应用，其特征在于，所述碳陶材料
...【技术特征摘要】
1.一种碳陶材料体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述s10包括：
3.根据权利要求2中所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足下述特征中的至少之一：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳陶材料预制体满足下述特征中的至少之一：
5.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足下述特征中的至少之一：
6.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：代成龙，李海波，刘时伟，胡士伟，
申请(专利权)人：浙江德鸿碳纤维复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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