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随着高速重载运输技术的不断发展,人们对制动材料的要求越来越高。作为一种很有前景的摩擦磨损材料,氧化铝（Al2O3）陶瓷必须要进一步提高其韧性。本文借鉴C/C、C/SiC制动材料的研究思路,基于已有研究基础,以碳布/网胎针刺毡为增强体对Al2O3陶瓷进行增韧,以高固含量铝溶胶为原料,通过“溶胶浸渍-干燥-热处理”技术路线制备C/Al2O3复合材料。论文首先对制备工艺进行初步优化,重点研究了热处理温度、SiC界面涂层对力学性能、热物理性能、耐高温性能的影响。其次对C/Al2O3复合材料的摩擦磨损特性进行了研究,初步探究了C/Al2O3复合材料作为车辆制动器和飞机刹车盘的应用可行性。在1100℃～1600℃范围内考察了热处理温度对C/Al2O3复合材料力学性能、热物理性能的影响。研究发现,C/Al2O3复合材料表观密度和弯曲模量随热处理温度的升高而升高,而弯曲强度和弯曲断裂功呈波浪式变化,其中1100℃时最高,分别为155.9MPa和6772J/m2,1200℃时最低,分别为97.4MPa和1749J/m2。断裂功明显高于单体Al2O3陶瓷（断裂功300 J/m2）,增韧效果明显。热物理性能方面,提高热处理温度,C/Al2O3复合材料的导热能力增强,热膨胀系数提高。以1100℃热处理复合材料作对比,将在碳纤维表面制备SiC涂层后得到的C/Al2O3复合材料记为C/SiCc/Al2O3复合材料。C/SiCc/Al2O3复合材料的弯曲强度从155.9MPa上升到168.1MPa,拉伸强度从63.4MPa上升到90.2MPa,但断裂功降低到4828J/m2;层间剪切强度由10.9MPa增加到21.2MPa;纵向压缩强度（加载方向平行于纤维布铺层）由171.7MPa增加到371.3MPa,横向压缩强度（加载方向垂直于纤维布铺层）由274.2MPa增加到468.8MPa;热物理性能方面,热导率上升,热膨胀系数降低。参照制动材料服役的温度范围,考察了C/Al2O3复合材料和C/SiCc/Al2O3复合材料在该范围内的抗氧化和抗热震性能。在静态空气中,C/Al2O3复合材料600℃时强度即开始出现明显衰退,1000℃时强度保留率仅为57.7%。静态空气中热震时,400℃强度保留率为66.6%,1000℃时为28.3%。C/SiCc/Al2O3复合材料抗高温氧化与抗热震性能得到大幅提升,1000℃氧化考核后强度保留率仍为100%。经受1000℃热震考核后,强度保留率为83.1%,远高于C/Al2O3复合材料。采用SRV球盘式摩擦试验机研究了不同摩擦工况对C/Al2O3复合材料摩擦磨损特性的影响。润滑效果方面,干摩擦时摩擦系数高,去离子水与白油在大部分摩擦工况下起到了降低磨损率的作用,但同时也降低了摩擦系数。去离子水在摩擦面载荷150N,滑动频率10Hz时失去润滑效果;随摩擦面载荷增加,摩擦系数和磨损体积均升高,且载荷存在突变点。根据润滑状态的不同,突变点载荷对应的磨损量为突变前磨损量的4～30倍左右;摩擦面温度对摩擦磨损特性的影响较为复杂,在100℃250℃范围内,150℃时材料的磨损体积和摩擦系数远高于其它温度点。对照GB5763-2008标准,分析了C/Al2O3复合材料作为车辆制动器使用的可行性。研究发现,1200℃～1600℃制备的C/Al2O3复合材料,尽管耐磨性能优良,但由于摩擦系数偏低,无法满足标准要求;1100℃热处理制备的C/Al2O3复合材料的摩擦磨损性能最优,适用于家用汽车制动器和运输车辆的微型、轻型鼓式制动器。C/SiCc/Al2O3复合材料摩擦系数明显提高,可以满足标准规定的全部四类制动器的要求。采用MM-3000摩擦磨损试验机进行刹车试验,分别测试了自身对磨和铸铁对磨下的制动性能。不同对偶主要影响磨损率和摩擦面温升,对摩擦系数等其余性能影响不大。在几乎完全一样的制动条件下,C/Al2O3复合材料的摩擦系数低于C/C复合材料,制动时间略长,但耐磨性远优于C/C复合材料。根据SiC涂层对摩擦磨损特性影响的研究结果,在碳纤维表面制备SiC涂层后,有望提升C/Al2O3复合材料的摩擦系数,降低制动时间。