一种碳纤维刹车盘预制体及其制备方法与流程

1.本技术涉及刹车盘制备技术领域，尤其是涉及一种碳纤维刹车盘预制体及其制备方法。


背景技术：

2.碳/碳复合材料是以碳纤维织物为增强材料，并以碳为基体的全碳质复合材料，具有密度小、耐高温、耐摩擦、耐磨损、比强度高、抗热震性能优异以及制动吸收能量大的特点，从而使得碳/碳复合材料成为了一种良好的摩擦材料，并被广泛用于碳纤维刹车盘预制体的制备中。
3.目前，碳纤维刹车盘预制体大多采用无纬碳纤维布和碳纤维网胎进行芯部结构的针刺，针刺结束后，再在芯部结构最外层的两个表面采用碳纤维网胎进行摩擦层结构的针刺，以此实现对碳纤维刹车盘预制体的制备。但是，在制得的碳纤维刹车盘预制体中，由于芯部结构与摩擦层结构所使用的材料不同，从而导致了芯部结构在针刺后的密度与摩擦层结构在针刺后的密度存在着明显的差异。故而，现有的碳纤维刹车盘预制体存在整体结构的密度跨度大的问题，较大影响了碳纤维刹车盘预制体的强度。
4.综上所述，急需一种密度过渡均匀、整体密度差异较小的碳纤维刹车盘预制体，以解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述至少一种技术问题，开发一种密度过渡均匀、整体密度差异较小的碳纤维刹车盘预制体，本技术提供一种碳纤维刹车盘预制体及其制备方法。
6.一方面，本技术提供的一种碳纤维刹车盘预制体，包括芯部、两层过渡层以及两层摩擦层；两层所述过渡层的间距等于所述芯部的厚度，且所述芯部贴合设置在两层所述过渡层之间；两层所述过渡层均位于两层所述摩擦层之间，且所述摩擦层与所述过渡层一一对应贴合设置；所述芯部包括芯部层组，所述芯部层组包括至少一层碳纤维布ⅰ和至少一层碳纤维网胎ⅰ，所述碳纤维布ⅰ和所述碳纤维网胎ⅰ交错贴合设置；所述过渡层包括至少一层碳纤维布ⅱ；所述摩擦层包括至少一层碳纤维网胎ⅱ。
7.通过采用上述技术方案，在本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中，较现有的碳纤维刹车盘预制体相比，在芯部和摩擦层之间增设了一层过渡层，使得本技术提供的碳纤维刹车盘预制体成为一种带密度梯度的碳纤维刹车盘预制体，能够避免芯部和摩擦层采用直接贴合的设置带来的碳纤维刹车盘预制体内部的密度跨度大的问题，从而降低了因碳纤维刹车盘预制体内部的密度存在差异而导致的对碳纤维刹车盘预制体的强度造成的影响；具体的，本技术还对碳纤维刹车盘预制体中的芯部、过渡层以及摩擦层中各层的结构进行了限制，能够进一步降低本技术提供的碳纤维刹车盘预制体内部的密度差异。
8.可选的，所述芯部层组相对设置有两组，两组所述芯部层组贴合设置，且两组所述芯部层组相向的一侧均为碳纤维布ⅰ。
9.通过采用上述技术方案，对本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中，芯部层组的数量进行了进一步限制，并采取将两组芯部层组对称贴合的模式进行设置，能够保证本技术提供的碳纤维刹车盘预制体的结构对称性，也能够进一步降低本技术提供的碳纤维刹车盘预制体内部的密度差异。
10.可选的，所述碳纤维布ⅰ为平纹碳纤维布，且所述平纹碳纤维布的面密度为360～420g/m2。
11.通过采用上述技术方案，对本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中，芯部层组所使用的碳纤维布ⅰ的具体种类和面密度进行了限定，能够使得本技术提供的碳纤维刹车盘预制体进一步满足使用要求。
12.可选的，所述碳纤维布ⅱ为无纬碳纤维布，所述无纬碳纤维布包括碳纤维长丝层和碳纤维网胎层构成，且所述碳纤维长丝层和所述碳纤维网胎层的面密度之比为13～16:4～5。
13.通过采用上述技术方案，对本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中，过渡层所使用的碳纤维布ⅱ的具体种类和面密度进行了限定，即本技术所用的碳纤维布ⅱ为具有碳纤维长丝层和碳纤维网胎层的复合碳纤维布，此种复合碳纤维布在碳纤维网胎层的基础之上，引入了碳纤维长丝层，使得在进行过渡层的针刺处理时，能够将碳纤维网胎层中的纤维丝沿着过渡层厚度的方向带入碳纤维长丝层的长纤维丝中，从而使得两种纤维丝相互纠缠，以此提高碳纤维布ⅱ的层间强度，从而能够增强本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中过渡层的强度。
14.进一步可选的，所述碳纤维长丝层中，碳纤维长丝的铺设方式为22.5～45度方向。
15.通过采用上述技术方案，对本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中，过渡层所使用的碳纤维布ⅱ中的碳纤维长丝的铺设方式进行了进一步限制，能够进一步提高碳纤维布ⅱ的层间强度，从而能够进一步增强本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中过渡层的强度。
16.可选的，所述碳纤维网胎ⅰ和所述碳纤维网胎ⅱ的面密度均为50～80g/m2。
17.通过采用上述技术方案，对本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中，芯部层组所使用的碳纤维网胎ⅰ和摩擦层所使用的碳纤维网胎ⅱ的具体种类和面密度进行了相同的限定，能够进一步降低本技术提供的碳纤维刹车盘预制体内部的密度差异。
18.可选的，所述芯部的厚度d(芯部)的范围为12mm≤d(芯部)≤24mm；两层所述过渡层的厚度d(过渡层)的范围均为6mm≤d(过渡层)≤12mm。
19.通过采用上述技术方案，对本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中，芯部和过渡层的厚度进行了限制，能够进一步发挥过渡层在碳纤维刹车盘预制体中的密度过渡作用，从而进一步降低本技术提供的碳纤维刹车盘预制体内部的密度差异。
20.进一步可选的，当所述芯部的厚度d(芯部)的范围为12mm≤d(芯部)＜18mm时，两层所述过渡层的厚度d(过渡层)的范围均为9mm＜d(过渡层)≤12mm；当所述芯部的厚度d(芯部)的范围为18mm≤d(芯部)≤24mm时，两层所述过渡层的厚度d(过渡层)的范围均为6mm≤d(过渡层)≤9mm。
21.通过采用上述技术方案，对本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中，芯部和过渡层
之间的厚度关系进行了进一步限制，能够在保证本技术提供的碳纤维刹车盘预制体性能的同时，使得芯部和芯部两侧的过渡层的厚度保持一致，从而保证本技术提供的碳纤维刹车盘预制体的厚度的一致性。
22.第二方面，本技术提供了上述碳纤维刹车盘预制体的制备方法，包括如下步骤：制备芯部，包括制备芯部层组：提供至少一层碳纤维布ⅰ和至少一层碳纤维网胎ⅰ，将所述碳纤维布ⅰ和所述碳纤维网胎ⅰ交错贴合设置；每贴合一层所述碳纤维布ⅰ和一层所述碳纤维网胎ⅰ，进行针刺密度为25～35针/cm2的针刺处理；在所述芯部上制备过渡层，包括：提供至少一层碳纤维布ⅱ，将所述碳纤维布ⅱ贴合设置于所述芯部层组最外侧的所述碳纤维网胎ⅰ；每贴合一层所述碳纤维布ⅱ，进行针刺密度为20～30针/cm2的针刺处理；在所述过渡层上制备摩擦层，包括：提供至少一层碳纤维网胎ⅱ，将所述碳纤维网胎ⅱ贴合设置于所述过渡层最外侧的所述碳纤维布ⅱ，得到半成品；每贴合一层所述碳纤维网胎ⅱ，进行针刺密度为20～35针/cm2的针刺处理，每贴合二～四层所述碳纤维网胎ⅱ，进行复刺密度为20～35针/cm2的复刺处理；将得到的半成品进行形状处理，固化，得到碳纤维刹车盘预制体。
23.通过采用上述技术方案，采用本技术提供的碳纤维刹车盘预制体的制备方法进行制备，在制备芯部层组和制备摩擦层之间，还进行了过渡层的制备，过渡层能够避免芯部层组和摩擦层之间的密度突变，有效改善了碳纤维刹车盘预制体内部密度跨越大的问题，能够使得制备而成的碳纤维刹车盘预制体成为一种带密度梯度的碳纤维刹车盘预制体。
24.可选的，所述制备芯部的步骤具体包括制备第一组所述芯部层组和第二组所述芯部层组；制备第一组所述芯部层组，包括：提供至少一层碳纤维布ⅰ和至少一层碳纤维网胎ⅰ，将所述碳纤维布ⅰ和所述碳纤维网胎ⅰ交错贴合设置，每贴合一层所述碳纤维布ⅰ和一层所述碳纤维网胎ⅰ，进行针刺密度为25～35针/cm2的针刺处理；制备第二组所述芯部层组，包括：在第一组所述芯部层组的基础上，再次提供至少一层碳纤维布ⅰ和至少一层碳纤维网胎ⅰ，将所述碳纤维布ⅰ和所述碳纤维网胎ⅰ依次交错贴合设置于第一组所述芯部层组最外层的所述碳纤维布ⅰ，在第一组所述芯部层组上每贴合一层所述碳纤维布ⅰ和一层所述碳纤维网胎ⅰ，进行针刺密度为25～35针/cm2的针刺处理。
25.通过采用上述技术方案，为了进一步使得采用本技术提供的碳纤维刹车盘预制体的制备方法制备而成的碳纤维刹车盘预制体的密度更均匀，对碳纤维刹车盘预制体的制备方法中，制备芯部层组的步骤进行了进一步限定，包括制备第一组芯部层组和制备第二组芯部层组，且将第一组芯部层组和第二组芯部层组进行了对称设置，能够进一步保证制备而成的碳纤维刹车盘预制体的结构对称性，从而能够进一步降低制备而成的碳纤维刹车盘预制体内部的密度跨度。
26.综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中，在芯部和摩擦层之间增设了一层过渡层，使得本技术提供的碳纤维刹车盘预制体成为一种带密度梯度的碳纤维刹车盘预制体，能够避免芯部和摩擦层采用直接贴合的设置带来的碳纤维刹车盘预制体内部的密度跨度大的问题，从而降低了因碳纤维刹车盘预制体内部的密度存在差异而导致的对碳纤维刹车
盘预制体的强度造成的影响。
27.2.本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中，对芯部、过渡层以及摩擦层中的各层的结构进行了限制，将芯部采用一种碳纤维布和一种碳纤维网胎交错贴合的模式进行设置，将另外一种碳纤维布设置成过渡层，以及将另外一种碳纤维网胎设置成摩擦层，能够进一步降低本技术提供的碳纤维刹车盘预制体内部的密度差异。
28.3.本技术提供的碳纤维刹车盘预制体的制备方法中，在制备芯部层组和制备摩擦层之间，还进行了过渡层的制备，过渡层能够避免芯部层组和摩擦层之间的密度突变，有效改善了碳纤维刹车盘预制体内部密度跨越大的问题，能够使得制备而成的碳纤维刹车盘预制体成为一种带密度梯度的碳纤维刹车盘预制体。
附图说明
29.图1是实施例1提供的碳纤维刹车盘预制体沿厚度方向的截面剖视图。
30.附图标记说明：1、芯部；2、过渡层；3、摩擦层。
具体实施方式
31.以下结合附图和实施例对本技术作进一步详细说明。
32.本技术设计了一种碳纤维刹车盘预制体，包括芯部1、两层过渡层2以及两层摩擦层3；两层所述过渡层2的间距等于所述芯部1的厚度，且所述芯部1贴合设置在两层所述过渡层2之间；两层所述过渡层2均位于两层所述摩擦层3之间，且所述摩擦层3与所述过渡层2一一对应贴合设置；所述芯部1包括芯部层组，所述芯部层组包括至少一层碳纤维布ⅰ和至少一层碳纤维网胎ⅰ，所述碳纤维布ⅰ和所述碳纤维网胎ⅰ交错贴合设置；所述过渡层2包括至少一层碳纤维布ⅱ；所述摩擦层3包括至少一层碳纤维网胎ⅱ。
33.本技术的碳纤维刹车盘预制体采用以下方法制备，包括以下步骤：制备芯部1，包括制备芯部层组：提供至少一层碳纤维布ⅰ和至少一层碳纤维网胎ⅰ，将所述碳纤维布ⅰ和所述碳纤维网胎ⅰ交错贴合设置；每贴合一层所述碳纤维布ⅰ和一层所述碳纤维网胎ⅰ，进行针刺密度为25～35针/cm2的针刺处理；在所述芯部1上制备过渡层2，包括：提供至少一层碳纤维布ⅱ，将所述碳纤维布ⅱ贴合设置于所述芯部层组最外侧的所述碳纤维网胎ⅰ；每贴合一层所述碳纤维布ⅱ，进行针刺密度为20～30针/cm2的针刺处理；在所述过渡层2上制备摩擦层3，包括：提供至少一层碳纤维网胎ⅱ，将所述碳纤维网胎ⅱ贴合设置于所述过渡层2最外侧的所述碳纤维布ⅱ，得到半成品；每贴合一层所述碳纤维网胎ⅱ，进行针刺密度为20～35针/cm2的针刺处理，每贴合二～四层所述碳纤维网胎ⅱ，进行复刺密度为20～35针/cm2的复刺处理；将得到的半成品进行形状处理，固化，得到碳纤维刹车盘预制体。
34.以下为本技术的实施例1～20和对比例1～2，实施例1～20和对比例1～2分别提供了一种碳纤维刹车盘预制体；其中，如无特殊说明，各原料均为市售产品；另外，实施例1～20和对比例1～2中所使用的原料需满足以下要求：
碳纤维布ⅰ：平纹碳纤维布，12k-t700级别；碳纤维布ⅱ：无纬碳纤维布，12k-t700级别；碳纤维网胎ⅰ：t700级别；碳纤维网胎ⅱ：t700级别。
35.对本技术实施例1～20和对比例1～2提供的碳纤维刹车盘预制体进行实验检测时，需提前对碳纤维刹车盘预制体进行化学气相沉积处理，当沉积后的碳纤维刹车盘预制体的整体密度达到1.35
±
0.05g/cm3时，停止沉积，得到测试样品，对测试样品进行实验检测，检测项目和检测方法如下：1.密度梯度(g/cm3)：在测试样品上不同的位置进行任意取样五处，并分别检测上述五处的密度，分别计算上述五处的密度之间的差值，记录差值中的最大值；2.抗弯强度(mpa)：采用ddl300型电子万能试验机对测试样品的抗弯强度进行检测；3.抗拉强度(mpa)：采用ddl300型电子万能试验机对测试样品的抗拉强度进行检测；4.层间剪切强度(mpa)：采用ddl300型电子万能试验机对测试样品的层间剪切强度进行检测。
36.实施例1制备芯部1：本实施例制备一组芯部层组，取面密度为360g/m2的平纹碳纤维布和面密度为50g/m2的碳纤维网胎ⅰ，将平纹碳纤维布和碳纤维网胎ⅰ贴合，进行针刺处理；针刺处理完成后，在针刺后的碳纤维网胎ⅰ上贴合一层平纹碳纤维布，在贴合的平纹碳纤维布上继续贴合一层碳纤维网胎ⅰ，进行针刺处理，重复贴合平纹碳纤维布、贴合碳纤维网胎ⅰ以及针刺处理的操作，直至芯部层组的厚度为12mm；其中，上述针刺处理的针刺密度均为25针/cm2；在芯部1上制备过渡层2：取无纬碳纤维布，将无纬碳纤维布和芯部层组最外侧的碳纤维网胎ⅰ贴合，进行针刺处理；针刺处理完成后，在针刺后的无纬碳纤维布上贴合一层无纬碳纤维布，进行针刺处理，重复贴合无纬碳纤维布和针刺处理的操作，直至芯部层组最外侧的两层过渡层2的厚度均为6mm；其中，无纬碳纤维布包括碳纤维长丝层和碳纤维网胎层，碳纤维长丝层的面密度为260g/m2且碳纤维长丝层中碳纤维长丝的铺设方式为0度方向，碳纤维网胎层的面密度为80g/m2；上述针刺处理的针刺密度均为20针/cm2；在过渡层2上制备摩擦层3：取面密度为50g/m2的碳纤维网胎ⅱ，将碳纤维网胎ⅱ和过渡层2最外侧的无纬碳纤维布贴合，进行针刺处理；针刺处理完成后，在针刺后的碳纤维网胎ⅱ上贴合一层碳纤维网胎ⅱ，进行针刺处理，重复贴合碳纤维网胎ⅱ和针刺处理的操作，且在重复的过程中，每贴合了二层碳纤维网胎ⅱ，均需要进行一次的复刺处理，直至过渡层2最外侧的两层摩擦层3的厚度均达到所需厚度，在本实施例中，将两层摩擦层3的厚度均设置为3mm，但并不意味着本实施例对摩擦层3的厚度进行了限制；上述针刺处理的针刺密度均为20针/cm2，上述复刺处理的复刺密度均为20针/cm2；得到半成品，将得到的半成品进行形状处理，固化，得到碳纤维刹车盘预制体。
37.具体的，对本实施例提供的碳纤维刹车盘预制体沿厚度的方向进行切割，碳纤维刹车盘预制体的截面剖视图参见图1，包括芯部1、两层过渡层2以及两层摩擦层3；两层过渡层2的间距等于芯部1的厚度，且芯部1贴合设置在两层过渡层2之间；两层过渡层2均位于两
层摩擦层3之间，且摩擦层3与过渡层2一一对应贴合设置；具体的，芯部1为一组芯部层组，芯部层组采用平纹碳纤维布和碳纤维网胎ⅰ交错贴合设置；过渡层2采用无纬碳纤维布贴合设置；摩擦层3采用碳纤维网胎ⅱ贴合设置。
38.实施例2以实施例1为基础，本实施例与实施例1的区别在于：制备芯部1：平纹碳纤维布的面密度为400g/m2，碳纤维网胎ⅰ的面密度为65g/m2，针刺密度均为30针/cm2；在芯部1上制备过渡层2：无纬碳纤维布中，碳纤维长丝层和碳纤维网胎层，碳纤维长丝层的面密度为300g/m2，碳纤维网胎层的面密度为90g/m2；针刺处理的针刺密度均为25针/cm2；在过渡层2上制备摩擦层3：碳纤维网胎ⅱ的面密度为65g/m2，针刺密度均为28针/cm2，复刺密度均为28针/cm2；其余步骤、条件以及参数均与实施例1中的一致。
39.实施例3以实施例1为基础，本实施例与实施例1的区别在于：制备芯部1：平纹碳纤维布的面密度为420g/m2，碳纤维网胎ⅰ的面密度为80g/m2，针刺密度均为35针/cm2；在芯部1上制备过渡层2：无纬碳纤维布中，碳纤维长丝层和碳纤维网胎层，碳纤维长丝层的面密度为320g/m2，碳纤维网胎层的面密度为100g/m2；针刺处理的针刺密度均为30针/cm2；在过渡层2上制备摩擦层3：碳纤维网胎ⅱ的面密度为80g/m2，针刺密度均为35针/cm2，复刺密度均为35针/cm2；其余步骤、条件以及参数均与实施例1中的一致。
40.实施例4以实施例3为基础，本实施例与实施例3的区别在于：在过渡层2上制备摩擦层3时，每贴合了三层碳纤维网胎ⅱ，均需要进行一次的复刺处理；其余步骤、条件以及参数均与实施例3中的一致。
41.实施例5以实施例3为基础，本实施例与实施例3的区别在于：在过渡层2上制备摩擦层3时，每贴合了四层碳纤维网胎ⅱ，均需要进行一次的复刺处理；其余步骤、条件以及参数均与实施例3中的一致。
42.对比例1以实施例3为基础，本对比例与实施例3的区别在于：本对比例省略了在芯部1上制备过渡层2的步骤，直接在芯部1上进行摩擦层3的制备；其余步骤、条件以及参数均与实施例3中的一致。
43.对比例2以实施例3为基础，本对比例与实施例3的区别在于：本对比例在制备芯部1时，重复贴合平纹碳纤维布、贴合碳纤维网胎ⅰ以及针刺处理的操作，直至芯部1的厚度为18mm；同时，省略了在芯部1上制备过渡层2的步骤，直接在芯部1上进行摩擦层3的制备；其余步骤、条件以及参数均与实施例3中的一致。
44.实验检测对实施例1～5和对比例1～2提供的碳纤维刹车盘预制体进行性能检测，将检测结果记录在表1。
45.表1实施例1～5和对比例1～2检测结果汇总表参见表1，由表1的检测结果可知，实施例1～5提供的碳纤维刹车盘预制体的密度梯度均在0.02g/cm3以下，抗拉强度均大于210mpa，抗拉强度均大于135mpa，层间剪切强度均大于15mpa；对比例1～2提供的碳纤维刹车盘预制体的密度梯度均大于0.025g/cm3，抗拉强度均小于160mpa，抗拉强度均小于105mpa，层间剪切强度均小于10mpa。即，对比例1～2提供的碳纤维刹车盘预制体的性能均不及于实施例1～5提供的碳纤维刹车盘预制体。
46.由此可见，本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中，因设置有单独的、特定的过渡层2，从而使得本技术提供的碳纤维刹车盘预制体内部的密度差异较小，且强度较为优异。其中，实施例3的检测结果优于实施例4～5的检测结果，以此说明，对摩擦层3进行复刺处理时，每贴合二层碳纤维网胎ⅱ即进行复刺处理具有优越性。
47.实施例6以实施例3为基础，本实施例与实施例3的区别在于：本实施例在制备芯部1时，采用双面针刺的方式进行了两组芯部层组的制备，具体操作如下：将平纹碳纤维布和碳纤维网胎ⅰ贴合，进行针刺处理；针刺处理完成后，在针刺后的平纹碳纤维布上贴合一层平纹碳纤维布，在贴合的平纹碳纤维布上继续贴合一层碳纤维网胎ⅰ，进行针刺处理；在上述经过针刺处理后的最外侧的两层碳纤维网胎ⅰ上分别贴合一层平纹碳纤维布，并在贴合的两层平纹碳纤维布上继续分别贴合一层碳纤维网胎ⅰ，进行针刺处理；重复贴合平纹碳纤维布、贴合碳纤维网胎ⅰ以及针刺处理的操作，直至两组对称设置的芯部层组的厚度均为6mm，即芯部1的总厚度为12mm；上述针刺处理的针刺密度均为20针/cm2；其余步骤、条件以及参数均与实施例3中的一致。
48.具体的，本实施例提供的碳纤维刹车盘预制体与实施例3提供的碳纤维刹车盘预制体相比，不同之处在于：本实施例提供的碳纤维刹车盘预制体中，芯部1的芯部层组相对
设置有两组，两组芯部层组贴合设置，且两组芯部层组相向的一侧均为平纹碳纤维布，使得两组芯部层组为对称设置。
49.实施例7以实施例6为基础，本实施例与实施例6的区别在于：本实施例进行针刺处理时，针刺密度均为28针/cm2；其余步骤、条件以及参数均与实施例6中的一致。
50.实施例8以实施例6为基础，本实施例与实施例6的区别在于：本实施例进行针刺处理时，针刺密度均为35针/cm2；其余步骤、条件以及参数均与实施例6中的一致。
51.实验检测对实施例6～8提供的碳纤维刹车盘预制体进行性能检测，将实施例6～8和实施例3的检测结果记录在表2。
52.表2实施例6～8和实施例3检测结果汇总表参见表2，由表2的结果可知，实施例6～8提供的碳纤维刹车盘预制体的密度梯度均比实施例3提供的碳纤维刹车盘预制体的密度梯度小，且前者的抗弯强度、抗拉强度以及层间剪切强度均优于后者。
53.由此说明，将本技术提供的碳纤维刹车盘预制体中，芯部1设置成两组对称设置的芯部层组，能够进一步提高碳纤维刹车盘预制体的性能，具有优越性。
54.实施例9以实施例8为基础，本实施例与实施例8的区别在于：本实施例所用的无纬碳纤维布中，碳纤维长丝层中碳纤维长丝的铺设方式为22.5度方向；其余步骤、条件以及参数均与实施例8中的一致。
55.实施例10以实施例8为基础，本实施例与实施例8的区别在于：本实施例所用的无纬碳纤维布中，碳纤维长丝层中碳纤维长丝的铺设方式为30度方向；其余步骤、条件以及参数均与实施例8中的一致。
56.实施例11以实施例8为基础，本实施例与实施例8的区别在于：本实施例所用的无纬碳纤维布中，碳纤维长丝层中碳纤维长丝的铺设方式为45度方向；其余步骤、条件以及参数均与实施例8中的一致。
57.实验检测对实施例9～11提供的碳纤维刹车盘预制体进行性能检测，将实施例9～11和实施
例8的检测结果记录在表3。
58.表3实施例9～11和实施例8检测结果汇总表参见表3，由表3的结果可知，实施例9～11提供的碳纤维刹车盘预制体的密度梯度与实施例8提供的碳纤维刹车盘预制体的密度梯度无明显差异，但是，前者的抗弯强度、抗拉强度以及层间剪切强度均优于后者。由此说明，对碳纤维长丝的铺设方式进行限制能够进一步提高本技术提供的碳纤维刹车盘预制体的性能。
59.实施例12～20以实施例11为基础，实施例12～20与实施例11的区别参见表4；其余步骤、条件以及参数均与实施例11中的一致。
60.表4实施例12～20和实施例11区别汇总表
实验检测对实施例12～20提供的碳纤维刹车盘预制体进行性能检测，将实施例12～20的检测结果记录在表5。
61.表5实施例12～20检测结果汇总表参见表5，由表5的结果可知，实施例12～20提供的碳纤维刹车盘预制体的密度梯度均在0.015g/cm3以下，抗拉强度均大于240mpa，抗拉强度均大于155mpa，层间剪切强度均大于30mpa。由此可知，实施例12～20提供的碳纤维刹车盘预制体也具有较好的优越性。
62.综上所述，本技术提供的碳纤维刹车盘预制体的密度梯度较小，即在碳纤维刹车盘预制体内部的密度差异较小，且抗弯强度、抗拉强度以及层间剪切强度均能够达到较好水平。即，本技术提供的碳纤维刹车盘预制体具有优越性。
63.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种碳纤维刹车盘预制体，其特征在于，包括芯部（1）、两层过渡层（2）以及两层摩擦层（3）；两层所述过渡层（2）的间距等于所述芯部（1）的厚度，且所述芯部（1）贴合设置在两层所述过渡层（2）之间；两层所述过渡层（2）均位于两层所述摩擦层（3）之间，且所述摩擦层（3）与所述过渡层（2）一一对应贴合设置；所述芯部（1）包括芯部层组，所述芯部层组包括至少一层碳纤维布ⅰ和至少一层碳纤维网胎ⅰ，所述碳纤维布ⅰ和所述碳纤维网胎ⅰ交错贴合设置；所述过渡层（2）包括至少一层碳纤维布ⅱ；所述摩擦层（3）包括至少一层碳纤维网胎ⅱ。2.根据权利要求1所述的碳纤维刹车盘预制体，其特征在于，所述芯部层组相对设置有两组，两组所述芯部层组贴合设置，且两组所述芯部层组相向的一侧均为碳纤维布ⅰ。3.根据权利要求1或2所述的碳纤维刹车盘预制体，其特征在于，所述碳纤维布ⅰ为平纹碳纤维布，且所述平纹碳纤维布的面密度为360~420g/m2。4.根据权利要求1或2所述的碳纤维刹车盘预制体，其特征在于，所述碳纤维布ⅱ为无纬碳纤维布，所述无纬碳纤维布包括碳纤维长丝层和碳纤维网胎层构成，且所述碳纤维长丝层和所述碳纤维网胎层的面密度之比为13~16:4~5。5.根据权利要求4所述的碳纤维刹车盘预制体，其特征在于，所述碳纤维长丝层中，碳纤维长丝的铺设方式为22.5~45度方向。6.根据权利要求1或2所述的碳纤维刹车盘预制体，其特征在于，所述碳纤维网胎ⅰ和所述碳纤维网胎ⅱ的面密度均为50~80g/m2。7.根据权利要求1或2所述的碳纤维刹车盘预制体，其特征在于，所述芯部（1）的厚度d（芯部）的范围为12mm≤d（芯部）≤24mm；两层所述过渡层（2）的厚度d（过渡层）的范围均为6mm≤d（过渡层）≤12mm。8.根据权利要求7所述的碳纤维刹车盘预制体，其特征在于，当所述芯部（1）的厚度d（芯部）的范围为12mm≤d（芯部）＜18mm时，两层所述过渡层（2）的厚度d（过渡层）的范围均为9mm＜d（过渡层）≤12mm；当所述芯部（1）的厚度d（芯部）的范围为18mm≤d（芯部）≤24mm时，两层所述过渡层（2）的厚度d（过渡层）的范围均为6mm≤d（过渡层）≤9mm。9.一种权利要求1所述的碳纤维刹车盘预制体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：制备芯部（1），包括制备芯部层组：提供至少一层碳纤维布ⅰ和至少一层碳纤维网胎ⅰ，将所述碳纤维布ⅰ和所述碳纤维网胎ⅰ交错贴合设置；每贴合一层所述碳纤维布ⅰ和一层所述碳纤维网胎ⅰ，进行针刺密度为25~35针/cm2的针刺处理；在所述芯部（1）上制备过渡层（2），包括：提供至少一层碳纤维布ⅱ，将所述碳纤维布ⅱ贴合设置于所述芯部层组最外侧的所述碳纤维网胎ⅰ；每贴合一层所述碳纤维布ⅱ，进行针刺密度为20~30针/cm2的针刺处理；在所述过渡层（2）上制备摩擦层（3），包括：提供至少一层碳纤维网胎ⅱ，将所述碳纤维网胎ⅱ贴合设置于所述过渡层（2）最外侧的所述碳纤维布ⅱ，得到半成品；每贴合一层所述碳纤维网胎ⅱ，进行针刺密度为20~35针/cm2的针刺处理，每贴合二~四层所述碳纤维网胎ⅱ，进行复刺密度为20~35针/cm2的复刺处理；
将得到的半成品进行形状处理，固化，得到碳纤维刹车盘预制体。10.根据权利要求9所述的碳纤维刹车盘预制体的制备方法，其特征在于，所述制备芯部（1）的步骤具体包括制备第一组所述芯部层组和第二组所述芯部层组；制备第一组所述芯部层组，包括：提供至少一层碳纤维布ⅰ和至少一层碳纤维网胎ⅰ，将所述碳纤维布ⅰ和所述碳纤维网胎ⅰ交错贴合设置，每贴合一层所述碳纤维布ⅰ和一层所述碳纤维网胎ⅰ，进行针刺密度为25~35针/cm2的针刺处理；制备第二组所述芯部层组，包括：在第一组所述芯部层组的基础上，再次提供至少一层碳纤维布ⅰ和至少一层碳纤维网胎ⅰ，将所述碳纤维布ⅰ和所述碳纤维网胎ⅰ依次交错贴合设置于第一组所述芯部层组最外层的所述碳纤维布ⅰ，在第一组所述芯部层组上每贴合一层所述碳纤维布ⅰ和一层所述碳纤维网胎ⅰ，进行针刺密度为25~35针/cm2的针刺处理。

技术总结
本申请公开了一种碳纤维刹车盘预制体及其制备方法，碳纤维刹车盘预制体包括芯部、两层过渡层以及两层摩擦层；两层过渡层的间距等于芯部的厚度，且芯部贴合设置在两层过渡层之间；两层过渡层均位于两层摩擦层之间，且摩擦层与过渡层一一对应贴合设置；芯部包括芯部层组，芯部层组包括至少一层碳纤维布Ⅰ和至少一层碳纤维网胎Ⅰ，碳纤维布Ⅰ和碳纤维网胎Ⅰ交错贴合设置；过渡层包括至少一层碳纤维布Ⅱ；摩擦层包括至少一层碳纤维网胎Ⅱ。上述碳纤维刹车盘预制体的制备方法包括：制备芯部、在芯部上制备过渡层、在过渡层上制备摩擦层以及形状处理和固化。本申请的优点为：能够提供一种密度过渡均匀、整体密度差异较小的碳纤维刹车盘预制体。预制体。预制体。


技术研发人员：吴佩芳 夏菲 程骋 张德铭 许平
受保护的技术使用者：江油天启光峰新材料技术有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/19