硼化鎢-碳化矽-碳纖維摩擦材料合成

摩擦材料目前主要採用的是碳纖維和碳複合材料，由於碳複合材料的耐磨性能相對較低，且易潮濕，人們正在尋求耐磨性能更高的摩擦材料。

研究發現，由碳纖維和碳化矽、硼化鎢、氮化矽複合的一種高強度、高摩擦性能、適應各種氣候條件下的摩擦材料，其採用的製備方法是將密度為0.1~1.8g/cm3石墨化的碳纖維毯進行滲碳處理後進行超聲波分散硼化鎢填充處理，再進行沉積碳化矽處理，再進行埋入滲矽處理，然後在氮氣氣氛中氮化處理制得超聲波分散硼化鎢-碳化矽-碳纖維摩擦材料，其具體操作如下：

（1）將密度為1.8g/cm³石墨化的碳纖維毯在900℃溫度下通入丙烷氣和氮氣的混合氣體，丙烷氣:氮氣的的摩爾比為1:4，流量控制在50ml/min，滲碳處理24小時獲得滲碳碳纖維毯；

（2）將上述滲碳碳纖維毯浸入細微性小於0.3μm含量為5%硼化鎢的漿料裡，置於超聲波清洗器中填充硼化鎢處理50分鐘，取出乾燥後制得填充硼化鎢碳纖維毯，漿料為含聚丙烯酸銨1.5%pH值為9的水溶液；

（3）將上述填充硼化鎢碳纖維毯在900℃溫度下通入三氯甲基矽烷氣、氫氣和氬氣的混合氣體，三氯甲基矽烷氣:氫氣:氬氣的摩爾比為1:5:5，流量控制在50ml/min，沉積碳化矽處理24小時獲得沉積碳化矽碳纖維毯；

（4）將沉積碳化矽碳纖維毯埋入滲矽料裡，在真空氣氛中1500℃的溫度下滲矽5小時制得滲矽碳纖維毯，其中，滲矽料為矽粉30%和直徑為0.5mm炭粒70%外加5%濃度為0.2%的聚乙烯醇水溶液均勻混合後乾燥制得；

（5）將滲矽碳纖維毯在1700℃的溫度下氮化處理10小時制得硼化鎢碳化矽-碳纖維摩擦材料。

在過程中，滲碳和沉積碳化矽兩個步驟是為了保護碳纖維表面不受破壞而在碳纖維表面賦予的炭塗層和碳化矽塗層，因為在滲矽的過程中碳化矽塗層會阻擋矽蒸汽的滲入，碳化矽塗層一旦滲漏，滲碳塗層與矽蒸汽反應生成碳化矽進一步阻擋矽蒸汽，從而保護碳纖維表面不受破壞；採用填充硼化鎢和埋入滲矽的方法填充碳纖維毯的空隙就會非常方便，省時省力，同時填充硼化鎢能夠進一步提高摩擦材料的耐磨性能，大幅度提高摩擦材料工作面的耐受溫度，提高摩擦材料的性能和使用壽命。

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