基于纤维结构优化和基体改性的高性能炭陶刹车盘量产项目

需求的背景和应用场景

在现代交通工具，特别是高性能汽车、赛车以及重载运输工具中，刹车系统作为关键的安全组件，其性能直接关系到车辆的安全性与运行效率。传统的金属基刹车盘在高温、高速及频繁制动条件下，易出现热衰退、磨损快、寿命短等问题，难以满足日益增长的性能需求。炭陶刹车盘，以其优异的耐高温性能、良好的摩擦稳定性、较长的使用寿命以及较轻的质量，成为替代传统金属基刹车盘的理想选择。然而，当前炭陶刹车盘的生产技术面临成本高、产能低、良品率不稳定等痛点，严重限制了其大规模商业化应用。本项目旨在通过原料、工艺和设备层面的全面创新，解决上述问题，实现炭陶刹车盘的“三高一低”量产目标，即高性能、高产能、高良率和低成本，以满足汽车、赛车、轨道交通及航空航天等领域对高性能刹车材料的需求，并进一步探索炭基复合材料在其他重要场景的应用潜力。

要解决的关键技术问题

1. 长纤路线新型针刺工艺“植针法”：研发一种新型针刺技术，通过精确控制纤维的排列与定向，增强纤维与基体间的结合力，提高材料的整体力学性能与热稳定性。此技术需解决纤维损伤小、排列均匀、生产效率高等关键技术难题。
2. 高密短纤维模压工艺：优化短纤维的分散与模压成型过程，实现高密度、均匀分布的纤维结构，提升刹车盘的耐磨性、抗热冲击能力和制动性能。关键技术包括模压温度、压力与时间的精确控制，以及模具设计与材料选择等。
3. 陶瓷基体焊接法制备复杂形状炭陶材料：开发一种适用于炭陶材料的焊接技术，能够高效、精确地制备出复杂形状的刹车盘或其他炭基复合材料构件，拓宽炭陶材料的应用范围。此技术需解决焊接接头强度高、变形小、工艺稳定等关键技术问题。

效果要求

• 高性能：所产炭陶刹车盘需具备优异的耐高温性能（工作温度≥600℃）、良好的摩擦系数稳定性（变化范围≤10%）、长寿命（相比传统金属基刹车盘提高至少50%）以及轻量化优势（质量减轻≥20%）。
• 高产能：通过工艺与设备的优化，实现炭陶刹车盘的大规模量产，年产能需达到设定目标，满足市场需求。
• 高良率：提高产品合格率至≥95%，降低生产成本，确保产品竞争力的同时，提升企业的经济效益。
• 低成本：通过技术创新与规模化生产，实现炭陶刹车盘的生产成本显著降低，使其更具市场竞争力。
• 创新性：本项目所开发的“植针法”、高密短纤维模压工艺及陶瓷基体焊接法等关键技术，需具有显著的创新性，能够为炭陶刹车盘乃至炭基复合材料领域的技术进步做出贡献，并为企业带来长期的技术领先优势。