硼化钨-碳化硅-碳纤维摩擦材料合成

摩擦材料目前主要采用的是碳纤维和碳复合材料，由于碳复合材料的耐磨性能相对较低，且易潮湿，人们正在寻求耐磨性能更高的摩擦材料。

研究发现，由碳纤维和碳化硅、硼化钨、氮化硅复合的一种高强度、高摩擦性能、适应各种气候条件下的摩擦材料，其采用的制备方法是将密度为0.1~1.8g/cm3石墨化的碳纤维毯进行渗碳处理后进行超声波分散硼化钨填充处理，再进行沉积碳化硅处理，再进行埋入渗硅处理，然后在氮气气氛中氮化处理制得超声波分散硼化钨-碳化硅-碳纤维摩擦材料，其具体操作如下：

（1）将密度为1.8g/cm³石墨化的碳纤维毯在900℃温度下通入丙烷气和氮气的混合气体，丙烷气:氮气的的摩尔比为1:4，流量控制在50ml/min，渗碳处理24小时获得渗碳碳纤维毯；

（2）将上述渗碳碳纤维毯浸入粒度小于0.3μm含量为5%硼化钨的浆料里，置于超声波清洗器中填充硼化钨处理50分钟，取出干燥后制得填充硼化钨碳纤维毯，浆料为含聚丙烯酸铵1.5%pH值为9的水溶液；

（3）将上述填充硼化钨碳纤维毯在900℃温度下通入三氯甲基硅烷气、氢气和氩气的混合气体，三氯甲基硅烷气:氢气:氩气的摩尔比为1:5:5，流量控制在50ml/min，沉积碳化硅处理24小时获得沉积碳化硅碳纤维毯；

（4）将沉积碳化硅碳纤维毯埋入渗硅料里，在真空气氛中1500℃的温度下渗硅5小时制得渗硅碳纤维毯，其中，渗硅料为硅粉30%和直径为0.5mm炭粒70%外加5%浓度为0.2%的聚乙烯醇水溶液均匀混合后干燥制得；

（5）将渗硅碳纤维毯在1700℃的温度下氮化处理10小时制得硼化钨-碳化硅-碳纤维摩擦材料。

在过程中，渗碳和沉积碳化硅两个步骤是为了保护碳纤维表面不受破坏而在碳纤维表面赋予的炭涂层和碳化硅涂层，因为在渗硅的过程中碳化硅涂层会阻挡硅蒸汽的渗入，碳化硅涂层一旦渗漏，渗碳涂层与硅蒸汽反应生成碳化硅进一步阻挡硅蒸汽，从而保护碳纤维表面不受破坏；采用填充硼化钨和埋入渗硅的方法填充碳纤维毯的空隙就会非常方便，省时省力，同时填充硼化钨能够进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温度，提高摩擦材料的性能和使用寿命。

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