CN113847365A - 一种具有多层结构的碳陶制动盘及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有多层结构的碳陶制动盘及其制备方法，从内至外依次包含碳陶基体、陶瓷层、打底层、粘结层、摩擦层，所述碳陶基体以第一碳纤维预制体为增强体，碳、陶瓷为基体；所述陶瓷层以全网胎层为增强体，碳、陶瓷为基体；所述碳纤维预制体与全网胎层通过碳纤维针刺连接组合成第二碳纤维预制体，所述摩擦层为Si/SiC复合陶瓷层，其通过打底层、粘结层与陶瓷层、碳陶基体粘结为一体。本发明的碳陶制动盘，通过设置过渡的陶瓷层，避免了Si/SiC复合陶瓷层与碳陶基体之间的界面处的材料组分不均匀，且可以有效的缓解摩擦层与碳陶基体之间的热膨胀系数不匹配而产生的热应力，从而避免了Si/SiC复合陶瓷层的在高速制动过程中的剥落。

Description

一种具有多层结构的碳陶制动盘及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有多层结构的碳陶制动盘及其制备方法，属于碳纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺技术领域。
背景技术
碳纤维增强碳/碳化硅陶瓷基复合材料(C/C-SiC，简称碳陶)兼具有碳纤维的高强度、高韧性以及碳化硅陶瓷材料的高耐磨性等特点，因此，其可以作为一种高性能的摩擦材料应用于轨道交通或汽车制动领域。同时，碳陶复合材料又具有质量轻、耐高温以及稳定的制动摩擦系数，很好地符合当前轻量化以及节能环保的要求。
目前碳陶制动盘最后一步热工艺通常采用LSI工艺(也即：液相渗硅)对碳/碳复合材料进行陶瓷化，所获得的碳陶制动盘表面会出现碳纤维裸露或基体裸露的不均匀现象，导致在高速或/和高载制动过程中，制动盘面会达到1000℃以上的高温，裸露的碳纤维或基体碳容易被氧化而出现盘体当中块体剥落的问题，从而严重影响碳陶制动盘的制动性能。针对该问题目前提出了一些解决方案，比如：在碳陶制动盘表面形成一种耐磨及抗氧化的Si/SiC复合陶瓷层，可以很好对碳陶基体表面裸露的碳纤维或基体碳进行保护，防止其被氧化，同时，Si/SiC复合陶瓷层又具有优异的摩擦磨损性能，可以很好地满足碳陶制动盘对制动性能的要求。
然而，考虑到在天气寒冷的条件下，汽车行驶的道路上一般会通过撒一些诸如(NaCl、CaCl2)的无机盐，通过降低道路冰雪结冰的冰点，以达到除冰除雪的目的。通过研究发现：对于表面具有Si/SiC复合陶瓷层的碳陶制动盘在这种低温盐碱环境下，在进行高速制动的过程中，表面的Si/SiC复合陶瓷层易表现出剥落的问题，通过研究发现，造成Si/SiC复合陶瓷层剥落的主要原因是由于Si/SiC复合陶瓷层与碳陶基体之间的界面处的材料组分不均匀，特别是存在一些硅团聚体，容易导致在低温盐碱环境的条件下制动过程出现Si/SiC复合陶瓷层的剥落；另外，Si/SiC复合陶瓷层与碳陶基体两种材料本身存在热膨胀系数不匹配，在高速制动过程中，带Si/SiC复合陶瓷层的碳陶制动盘会经受快速升温降温的过程，也会导致Si/SiC复合陶瓷层的剥落，最终会影响到碳陶制动盘的制动性能。
因此，提高Si/SiC复合陶瓷层与碳陶基体在低温条件下的粘结性能，对于改善具有Si/SiC复合陶瓷层的碳陶制动盘的制动性能具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种具有多层结构的碳陶制动盘及其制备方法，可有效地改善Si/SiC复合陶瓷层与碳陶基体之间在低温盐碱环境下的粘结性能，从而达到提高带Si/SiC复合陶瓷层的碳陶制动盘在低温盐碱潮湿条件下的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
本发明一种具有多层结构的碳陶制动盘，从内至外依次包含碳陶基体、陶瓷层、打底层、粘结层、摩擦层，所述碳陶基体以第一碳纤维预制体为增强体，碳、陶瓷为基体；所述陶瓷层以全网胎层为增强体，碳、陶瓷为基体；所述碳纤维预制体与全网胎层通过碳纤维针刺连接组合成第二碳纤维预制体，所述摩擦层为Si/SiC复合陶瓷层，其通过打底层、粘结层与陶瓷层、碳陶基体粘结为一体。
本发明的碳陶制动盘，在碳纤维预制体表面再增设一层全网胎层，发明人发现，全网胎层在经碳化，陶瓷化后成为过渡的陶瓷层，避免了Si/SiC复合陶瓷层与碳陶基体之间的界面处的材料组分不均匀，且可以有效的缓解摩擦层与碳陶基体之间的热膨胀系数不匹配而产生的热应力，从而避免了Si/SiC复合陶瓷层的在高速制动过程中的剥落。
优选的方案，所述陶瓷层的厚度为0.1～1mm。将陶瓷层的厚度控制在该范围内，即可以有效的改善摩擦层与碳陶基体的结合，同时也可以确保碳陶基体的强度。
优选的方案，所述打底层的厚度为0.1mm～0.5mm，所述粘结层的厚度为0.1mm～0.5mm。
优选的方案，所述打底层由打底层浆料经固化、陶瓷化而得，所述粘结层由粘结层浆料经固化、陶瓷化而得，所述打底层浆料，按质量百分比计，其组成如下:树脂50％～70％、硅粉20％～50％、碳化硅粉0％～10％，所述粘结层浆料，按质量百分比计，其组成如下:树脂40％～50％、硅粉0％～20％、碳化硅粉30％～50％，所述打底层浆料的粘度小于粘结层浆料的粘度。
进一步的优选，所述打底层浆料中，硅粉的粒径为1μm～50μm，碳化硅粉的粒径为1μm～50μm。
进一步的优选，所述粘结层浆料中，硅粉的粒径为20μm～80μm，碳化硅粉的粒径为1μm～80μm。
在本发明中，所配取的打底层浆料的粘度低于粘结层浆料的粘度，打底层浆料由于粘度更低，可以提高浆料渗入网胎层的深度，有效提高摩擦层与碳陶基体的粘结强度，同时相比直接采用粘结层可以更有效的填平全网胎层表面地孔隙，改善了碳/碳复合材料表面的平整光滑，而在打底层外进一步设置的粘结层相比粘结层与Si/SiC复合陶瓷层具有更为接近的热膨胀系数，进一步增强了Si/SiC复合陶瓷层与碳陶基体的粘结性能。
优选的方案，所述摩擦层的厚度为1mm～4mm。
优选的方案，所述碳陶制动盘选自双面摩擦盘，或单面摩擦盘，当为双面摩擦盘时，碳陶基体的两侧对称分布陶瓷层、打底层、粘结层、摩擦层。
本发明一种具有多层结构的碳陶制动盘的制备方法，包括如下步骤：
步骤1在第一碳纤维预制体的表面铺设全网胎层，再垂直于铺面界面方向进行碳纤维针刺将第一碳纤维预制体与全网胎层连接组合获得第二碳纤维预制体，然后将第二碳纤维预制体依次进行热处理与增密获得密度为1.15g/cm3～1.40g/cm3的碳/碳复合材料，
步骤2在碳/碳复合材料的表面刷涂打底层浆料，热处理获得打底浆料层；然后再于打底浆料层表面刷涂粘结层浆料，并将摩擦层生坯置于刷涂了粘结层浆料的碳/碳复合材料表面，然后进行固化、碳化处理获得制动盘坯体，
步骤3然后将制动盘坯体经熔渗处理，熔渗处理的介质为硅或硅合金，即得碳陶制动盘。
优选的方案，步骤1中，所述第一碳纤维预制体采用一层无纬布与一层网胎交替叠层并逐层针刺制得，所述相邻两层碳布或无纬布中的长碳纤维取向按照0°/90°铺设。
优选的方案，步骤1中，全网胎层的厚度为0.5～0.15mm。
优选的方案，步骤1中，所述第二碳纤维预制体的密度为0.45～0.55g/cm3。
在实际操作过程中，第二碳纤维预制体需要经过外形切割，切割尺寸相比实际制动盘的尺寸留有一定余量，获得成品制动盘形态。
优选的方案，步骤1中，第二碳纤维预制体热处理在Ar气氛的保护下进行，所述热处理的温度为2100℃～2400℃，保温的时间为1～3h。
优选的方案，步骤1中，增密过程为化学气相沉积增密和/或浸渍-碳化增密。
进一步的优选，所述化学气相沉积增密的温度为900℃～1100℃，化学气相沉积增密的时间为200～400h，所述化学气相沉积的碳源为丙烯或/和天然气。
进一步的优选，所述浸渍-碳化增密的浸渍剂为树脂和/或沥青。
优选的方案，步骤2中，在碳/碳复合材料的表面刷涂打底层浆料，于100℃～150℃热处理10min～60min，获得打底浆料层。
优选的方案，步骤2中，所述打底浆料层的厚度为0.1mm～0.5mm。
优选的方案，步骤2中，所述摩擦层生坯的制备过程为：将碳化硅粉、树脂、硅粉和/或短切碳纤维混合均匀后进行模压成型，于160℃～220℃进行固化1～3h、再于800℃～1000℃进行碳化1～3h即得。
进一步优选，所述模压成型的压力为0.1MPa～2MPa。
优选的方案，步骤2中，所述制备摩擦层生坯的原料，按质量百分比计，其组成如下：树脂：30％～50％、碳化硅粉：30％～50％、硅粉：0％～20％、短切碳纤维：0％～10％。
进一步优选，所述摩擦层生坯的厚度为1mm～4mm。
进一步优选，所述摩擦层生坯中，碳化硅粉的粒径为10μm～100μm，硅粉的粒径为10μm～100μm，短切碳纤维的长度为0.1mm～3mm。
进一步优选，所述短切碳纤维为3K～7K的碳纤维束。
优选的方案，步骤2中，所述粘结层浆料经固化后的厚度为0.1mm～0.5mm。
进一步的优选，所述树脂为呋喃树脂或酚醛树脂。
优选的方案，步骤2中，将摩擦层生坯与碳/碳复合材料通过粘结层浆料粘结，然后于160℃～220℃固化1～2h获得制动盘坯体。
优选的方案，步骤3中，熔渗处理的温度为1500℃～1800℃，时间为1～3h。
本发明采用以上技术方案，可获得具体以下有益效果：
与现有技术相比，本发明通过针刺的方式在碳纤维预制体表面设计一层一定厚度的全网胎层，全网胎层在经碳化，陶瓷化后成为过渡的陶瓷层，避免了Si/SiC复合陶瓷层与碳陶基体之间的界面处的材料组分不均匀，且可以有效的缓解摩擦层与碳陶基体之间的热膨胀系数不匹配而产生的热应力，从而避免了Si/SiC复合陶瓷层的在高速制动过程中的剥落，本发明所提供的碳陶刹车盘的结构，可有效地改善Si/SiC复合陶瓷层与碳陶基体之间在低温盐碱环境下的粘结性能，从而大幅提高含Si/SiC复合陶瓷层的碳陶制动盘在低温条件下的使用寿命。
本发明的制备方法，首先于碳/碳复合材料进行打底层浆料刷涂处理时，可有效地提高打底层浆料自然渗入碳/碳复合材料的深度，加强了打底层与全网胎层的钉扎作用；然后，全网胎层在陶瓷化后将形成一层过渡陶瓷层，在一定程度上缓解摩擦层与碳陶基体之间的热膨胀系数不匹配而产生的热应力，而全网胎层通过针刺可以很好的与碳陶基体连接在一起，因此，可以间接地提高摩擦层与碳陶基体之间地粘结强度，另外在对摩擦层生坯与碳/碳复合材料进行粘结前，提前先引入一层黏度比粘结层浆料更低的打底层浆料涂层，相比于直接采用粘结层浆料进行粘结时，既可以有效地填平全网胎层表面地孔隙，改善了碳/碳复合材料表面的平整光滑度，又可以提高浆料渗入碳/碳复合材料的深度，这对于提高摩擦层与碳陶基体的粘结强度也具有积极的作用，特别是对于碳陶制动盘在低温盐碱环境下高速制动过程中，摩擦层易剥落的问题可得到很大的改善。
附图说明
图1本发明中当碳陶制动盘为双面摩擦面的示意图
图中，11、摩擦层I，12、粘结层I，13、打底层I，14、陶瓷层I，15、碳陶基体，16、陶瓷层II，17、打底层II，18、粘结层II，19、摩擦层II。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
摩擦层生坯的制备：将酚醛树脂30wt％、碳化硅粉(粒度为10um)50wt％、硅粉(粒度为100um)10wt％以及短切碳纤维(3K，长度为0.1mm)10wt％所组成的混合物进行模压成型，模压成型的压力为0.1MPa、于160℃固化1h、再于800℃碳化3h获得厚度为1mm的摩擦层生坯。
采用一层无纬布与一层网胎交替叠层并逐层针刺制得，所述相邻两层碳布或无纬布中的长碳纤维取向按照0°/90°铺设，直至获得厚度为25mm第一碳纤维预制体，然后于第一碳纤维预制体表面铺设全网胎层，再垂直于铺面界面方向进行碳纤维针刺将第一碳纤维预制体与全网胎层连接组合获得第二碳纤维预制体，控制第二碳纤维预制体的密度为0.55g/cm3，全网胎层的厚度为0.5mm；
将第二碳纤维预制体在Ar气氛的保护下进行热处理、控制热处理的温度为2100℃，保温的时间为3h，再采用化学气相沉积增密，选用丙烯作为沉积碳源，沉积温度为900℃，沉积时间为200小时，获得密度为1.15g/cm3的碳/碳复合材料。
然后于碳/碳复合材料的两面均进行打底浆料的刷涂，于150℃热处理10min，获得厚度为0.1mm的打底层浆料层，其中打底层浆料的组成如下：呋喃树脂70wt％、硅粉30wt％，打底层浆料中硅粉的粒径为50μm；
再于两个打底浆料层表面刷涂粘结层浆料，其中粘结层浆料的组成如下：呋喃树脂50wt％、硅粉20wt％、碳化硅粉30wt％，粘结层浆料中硅粉的粒径为20μm，碳化硅粉的粒径为1um；
然后将摩擦层生坯置于刷涂了粘结层浆料的碳/碳复合材料双表面，然后于220℃温度下固化1h获得制动盘坯体，并保证固化后粘结层的厚度控制在0.5mm；
最后将制动盘坯体经熔渗处理，熔渗处理的介质为硅，熔渗处理的温度为1500℃时间为3h，获得密度为2.3g/cm3的碳陶制动盘。
对比例1
其它条件与实施例1相同，仅是不在第一碳纤维预制体的基础上进一步设置全网胎层，最终所获得一种结构为：摩擦层/粘结层/打底层/碳陶基体/打底层/粘结层/摩擦层的多层结构碳陶制动盘。
实施例2
摩擦层生坯的制备：将呋喃树脂50wt％、碳化硅粉(粒度为100um)30wt％、硅粉(粒度为10um)20wt％所组成的混合物进行模压成型，模压成型的压力为2MPa、于220℃固化1h、再于1000℃碳化1h获得厚度为4mm的摩擦层生坯。
采用一层无纬布与一层网胎交替叠层并逐层针刺制得，所述相邻两层碳布或无纬布中的长碳纤维取向按照0°/90°铺设，直至获得厚度为35mm第一碳纤维预制体，然后于第一碳纤维预制体表面铺设全网胎层，再垂直于铺面界面方向进行碳纤维针刺将第一碳纤维预制体与全网胎层连接组合获得第二碳纤维预制体，控制第二碳纤维预制体的密度为0.45g/cm3，全网胎层的厚度为1.5mm；
将第二碳纤维预制体在Ar气氛的保护下进行热处理、控制热处理的温度为2400℃，保温的时间为1h，再采用化学气相沉积增密，选用天然气作为沉积碳源，沉积温度为1100℃，沉积时间为400小时，获得密度为1.40g/cm3的碳/碳复合材料。
然后于碳/碳复合材料的两面均进行打底浆料的刷涂，于100℃热处理60min，获得厚度为0.5mm的打底层浆料层，其中打底层浆料的组成如下：酚醛树脂50wt％、硅粉40wt％碳化硅粉10wt％，打底层浆料中硅粉的粒径为1um，碳化硅的粒度为1um；
再于两个打底浆料层表面刷涂粘结层浆料，其中粘结层浆料的组成如下：酚醛树脂40wt％、硅粉10wt％、碳化硅粉50wt％，粘结层浆料中硅粉的粒径为80μm，碳化硅粉的粒径为50um；
然后将摩擦层生坯置于刷涂了粘结层浆料的碳/碳复合材料双表面，然后于160℃温度下固化2h获得制动盘坯体，并保证固化后粘结层的厚度控制在0.5mm；
最后将制动盘坯体经熔渗处理，熔渗处理的介质为硅铁合金，熔渗处理的温度为1800℃时间为1h，获得密度为2.8g/cm3的碳陶制动盘。
对比例2
其他条件与实施例2相同，仅是在第一碳纤维预制体上下表面设置的全网胎层的厚度为2mm。
实施例3
摩擦层生坯的制备：将酚醛树脂40wt％、碳化硅粉(粒度为100um)40wt％、硅粉(粒度为10um)10wt％以及短切碳纤维(7K，长度为3mm)10wt％所组成的混合物进行模压成型，模压成型的压力为1MPa、于180℃固化1.5h、再于900℃碳化1.5h获得厚度为2.5mm的摩擦层生坯。
采用一层无纬布与一层网胎交替叠层并逐层针刺制得，所述相邻两层碳布或无纬布中的长碳纤维取向按照0°/90°铺设，直至获得厚度为30mm第一碳纤维预制体，然后于第一碳纤维预制体表面铺设全网胎层，再垂直于铺面界面方向进行碳纤维针刺将第一碳纤维预制体与全网胎层连接组合获得第二碳纤维预制体，控制第二碳纤维预制体的密度为0.50g/cm3，全网胎层的厚度为0.9mm；
将第二碳纤维预制体在Ar气氛的保护下进行热处理、控制热处理的温度为2300℃，保温的时间为2h，再采用化学气相沉积增密，选用天然气与丙烯混合气源作为沉积碳源，沉积温度为1000℃，沉积时间为250小时，获得密度为1.25g/cm3的碳/碳复合材料。
然后于碳/碳复合材料的两面均进行打底浆料的刷涂，于120℃热处理30min，获得厚度为0.3mm的打底层浆料层，其中打底层浆料的组成如下：呋喃树脂65wt％、硅粉30wt％碳化硅粉5wt％，打底层浆料中硅粉的粒径为20um，碳化硅的粒度为30um；
再于两个打底浆料层表面刷涂粘结层浆料，其中粘结层浆料的组成如下：呋喃树脂45wt％、硅粉15wt％、碳化硅粉40wt％，粘结层浆料中硅粉的粒径为50μm，碳化硅粉的粒径为80um；
然后将摩擦层生坯置于刷涂了粘结层浆料的碳/碳复合材料双表面，然后于220℃温度下固化1.5h获得制动盘坯体，并保证固化后粘结层的厚度控制在0.3mm；
最后将制动盘坯体经熔渗处理，熔渗处理的介质为硅，熔渗处理的温度为1650℃时间为1.5h，获得密度为2.5g/cm3的碳陶制动盘。
对比例3
其他条件与实施例3相同，仅是不设置打底层，而是直接将粘结层浆料涂刷于碳/碳复合材料表面，最终获得一种结构为：摩擦层/粘结层/陶瓷层/碳陶基体/陶瓷层/粘结层/摩擦层的碳陶制动盘。
将以上实施例及对比例所获得的碳陶制动盘进行低温盐碱潮湿的条件下的制动性能测试，该测试基于AK-Master台架性能测试标准的基础上，具体的测试流程是：在进行AK-master测试前以及在不同的制动循环过程中，对碳陶制动盘进行浸于盐水溶液(溶剂包含3wt％NaCl以及0.4wt％CaCl2)进行处理，另外，在经过“磨合阶段”和“第一次制动压力测试阶段”的试验项目测试后，将碳陶制动盘通过液氮将其冷冻至-20℃～-25℃范围内保持30分钟，其它测试流程同AK-Master测试标准保持一致。按照以上测试要求对所获得的碳陶制动盘进行重复性能测试，直到碳陶制动盘表面的摩擦层表现出剥落的问题即停止继续测试，通过评估其在盐碱潮湿环境下能够重复完成的循环次数作为评估碳陶制动盘表面的Si/SiC复合陶瓷层与碳陶基体之间在低温盐碱潮湿环境下的粘结效果。具体测试结果如下表1所示：
表1
<u>低温盐碱潮湿环境下AK-Master试验循环次数</u>
实施例1 65
对比例1 35
实施例2 58
对比例2 32
实施例3 70
对比例3 25
通过表1中的测试结果可以发现：首先，对于在普通的碳纤维预制体表面设置一层一定厚度的全网胎层，可以有效地改善低温盐碱潮湿环境下的摩擦层与碳陶基体之间的粘结强度，但从实施例2与对比例2中可看出，当全网胎层的厚度过厚时，反而对摩擦层与碳陶之间的粘结性能带来不利影响，可能原因是由于全网胎层在高温陶瓷化后本身全部会转化变成纯陶瓷层，过厚的陶瓷层会产生较宽的微裂纹，在进行低温盐碱潮湿环境性能测试过程中，会出现陶瓷层与碳陶基体之间的剥落问题的问题；另外，从实施例3与对比例3的试验结果可以发现，引入打底层可以较大程度提高摩擦层与碳陶基体之间在低温盐碱潮湿环境下的粘结强度，降低了带摩擦层的碳陶制动盘出现摩擦层剥落的风险。
以上内容对本发明所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘进行了具体描述，其可以应用于轨道交通或汽车等制动领域，但本发明不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同或替换等，均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种具有多层结构的碳陶制动盘，其特征在于：从内至外依次包含碳陶基体、陶瓷层、打底层、粘结层、摩擦层，所述碳陶基体以第一碳纤维预制体为增强体，碳、陶瓷为基体；所述陶瓷层以全网胎层为增强体，碳、陶瓷为基体；所述碳纤维预制体与全网胎层通过碳纤维针刺连接组合成第二碳纤维预制体，所述摩擦层为Si/SiC复合陶瓷层，其通过打底层、粘结层与陶瓷层、碳陶基体粘结为一体。
2.根据权利要求1所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘，其特征在于：所述陶瓷层的厚度为0.1～1mm；所述打底层的厚度为0.1mm～0.5mm，所述粘结层的厚度为0.1mm～0.5mm；所述摩擦层的厚度为1mm～4mm。
3.根据权利要求2所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘，其特征在于：
所述打底层由打底层浆料经固化、陶瓷化而得，所述粘结层由粘结层浆料经固化、陶瓷化而得，所述打底层浆料，按质量百分比计，其组成如下:树脂50％～70％、硅粉20％～50％、碳化硅粉0％～10％，所述粘结层浆料，按质量百分比计，其组成如下:树脂40％～50％、硅粉0％～20％、碳化硅粉30％～50％，所述打底层浆料的粘度小于粘结层浆料的粘度。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1在第一碳纤维预制体的表面铺设全网胎层，再垂直于铺面界面方向进行碳纤维针刺将第一碳纤维预制体与全网胎层连接组合获得第二碳纤维预制体，然后将第二碳纤维预制体依次进行热处理与增密获得密度为1.15g/cm3～1.40g/cm3的碳/碳复合材料，
步骤2在碳/碳复合材料的表面刷涂打底层浆料，热处理获得打底浆料层；然后再于打底浆料层表面刷涂粘结层浆料，并将摩擦层生坯置于刷涂了粘结层浆料的碳/碳复合材料表面，然后进行固化、碳化处理获得制动盘坯体，
步骤3然后将制动盘坯体经熔渗处理，熔渗处理的介质为硅或硅合金，即得碳陶制动盘。
5.根据权利要求4所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述第一碳纤维预制体采用一层无纬布与一层网胎交替叠层并逐层针刺制得，所述相邻两层碳布或无纬布中的长碳纤维取向按照0°/90°铺设；
步骤1中，全网胎层的厚度为0.5～0.15mm。
6.根据权利要求4所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述第二碳纤维预制体的密度为0.45～0.55g/cm3；步骤1中，第二碳纤维预制体热处理在Ar气氛的保护下进行，所述热处理的温度为2100℃～2400℃，保温的时间为1～3h。
7.根据权利要求4所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘的制备方法，其特征在于：步骤2中，在碳/碳复合材料的表面刷涂打底层浆料，于100℃～150℃热处理10min～60min，获得打底浆料层；
步骤2中，所述打底浆料层的厚度为0.1mm～0.5mm。
8.根据权利要求4所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述摩擦层生坯的制备过程为：将碳化硅粉、树脂、硅粉和/或短切碳纤维混合均匀后进行模压成型，于160℃～220℃进行固化1～3h、再于800℃～1000℃进行碳化1～3h即得；
步骤2中，所述制备摩擦层生坯的原料，按质量百分比计，其组成如下：树脂：30％～50％、碳化硅粉：30％～50％、硅粉：0％～20％、短切碳纤维：0％～10％。
所述摩擦层生坯的厚度为1mm～4mm；
所述摩擦层生坯中，碳化硅粉的粒径为10μm～100μm，硅粉的粒径为10um～100μm，短切碳纤维的长度为0.1mm～3mm。
9.根据权利要求4所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述粘结层浆料经固化后的厚度为0.1mm～0.5mm；
步骤2中，将摩擦层生坯与碳/碳复合材料通过粘结层浆料粘结，然后于160℃～220℃固化1～2h获得制动盘坯体。
10.根据权利要求4所述的一种具有多层结构的碳陶制动盘的制备方法，其特征在于：步骤3中，熔渗处理的温度为1500℃～1800℃，时间为1～3h。
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